EDITORES - agrofaz.mxagrofaz.mx/r/Doc/3-1.pdf · Dr. Celso Manuel Valencia Castro Dr. Enrique Salazar Sosa Dr. Jesús José Quiñones Vera ... Lic. Roberto Martínez Tejada DIRECTOR

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Consejo de Ciencia y Tecnología del Estado de Durango. Zaragoza No. 526 Sur, 2 Piso ([email protected]) CP 34000. Durango, Dgo. RevistaAgrofaz (ISBN 968-6404-50-3, ISSN en trámite). Es una publicación semestral con arbitraje que difunde información científica y tecnológica(Agricultura Orgánica, Sistemas de Producción Agropecuaria, Relación Agua-Suelo-Planta, Industrialización de Productos Agropecuarios,Productividad deAgrosistemas, Recursos Forestales y Ciencias Exactas). Las formas de publicación es por invitación o proposición. Envío de trabajos [email protected]. Se permite la reproducción parcial o total de los artículos mencionando nombre del autor y de la revistaAgrofaz.

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DEPARTAMENTO DE FRUTICULTURAM.C. Ma. Concepción Silos Calzada

DEPARTAMENTO DE MATERIAS BÁSICASBiól. Héctor López Páez

DIRECTORIO UJED

DIRECTORIO FAZ

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Análisis de sendero en el cultivo de maíz (Z L.) bajo riego y temporal.

Equilibrio biológico en la semilla de maíz en una variedad sintética.

Efecto de tres fuentes de proteína sobre el comportamiento productivo de cabras queconsumen heno de pasto bermuda.

Manejo reproductivo del período postparto en bovinos.

Crecimiento y desarrollo de las especies pecuarias.

ea maysValentín Robledo Torres, José Hernández Dávila,Adalberto Benavides Mendoza

y Francisca Ramírez Godina

Mariano Mendoza Elos,Alfonso López-Benítez,

Mario Ernesto Vázquez-Badillo, J.Abrahan Méndez-Albores y

Ernesto Moreno-Martínez.

J. Santos Serrato Corona, Rosendo González Muñoz,

Edmundo Castellanos Pérez, José Dimas López Martínez y

Fco. Raúl Solorio Sánchez

Mayela Patricia Gallegos de la Hoya

Martín Emilio Pereda Solís

Variación hormonal endógena en dos genotipos de cilantro por efecto del fotoperíodo yla temperatura.

Automatización económica de un sistema de riego localizado aplicado en el cultivo desandía , Schard).

Nivel crítico del agua en el suelo para decidir la siembra en agricultura de zonas áridas.

José Hernández Dávila, Francisco Zavala García, Ciro G. S. Valdés Lozano,

Gilberto Salinas García, Valentín Robledo Torres y

Adalberto Benavides Mendoza

Abel Román López, Segundo Felipe Mendoza Moreno e Ignacio Sánchez Cohen

José Dimas López-Martínez y Ricardo D. Valdez Cepeda

(Citrillus vulgaris

I. SISTEMAS DE PRODUCCIÓN AGROPECUARIA

II. RELACIÓN AGUA-SUELO-PLANTA

III. EXPLOTACI N RACIONAL Y MONITOREO DEECOSISTEMAS

Ó

Impacto de la labranza en las condiciones físicas del suelo en huertas de nogalpecanero (C Koch) región norte de México.arya illinoensis,Guillermo González Cervantes e Ignacio Orona Castillo


Formulación y elaboración de salchicha para asar sabor chorizo, para evaluar textura,color y nivel de agrado.Sergio Abundiz Gallegos, Edgar Iván Marmolejo Saucedo,

María del Carmen Reza Vargas y Miguel Aguilera Ortíz

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IV. INDUSTRIALIZACIÓN DE PRODUCTOSAGROPECUARIOS

V. FISIOLOGíA VEGETAL

Respuesta al estrés y crecimiento de plántulas cuyas semillas fueron irradiadascon láser de baja intensidad.Adalberto Benavides Mendoza, Julia Garnica Serna,

Alexandre Michtchenko, Claudia Hernández Aguilar,

Homero Ramírez Rodríguez, José Hernández Dávila y

Valentín Robledo Torres

VI. RECURSOS FORESTALES

Impacto ecológico de las actividades de manejo en los bosques de chihuahua.

Índice de sitio a través de la distancia entrenudos en regeneración deEndl.

Asociación del índice de sitio de Lamb. con variablesambientales y vegetación en Cd. Hidalgo, Michoacán.

Celso Manuel Valencia Castro, Manuel Sosa Cerecedo, Jorge Jiménez Castro y

Alma Delia Báez González

Héctor Darío González López, SalvadorValencia Manzo y

Eladio Heriberto Cornejo Oviedo

Rubén Carlos FrancoAvila, Eladio Heriberto Cornejo Oviedo,

SalvadorValencia Manzo y José Ángel Villareal Quintanilla

Pinus rudis

Pinus montezumae

VII. CIENCIAS EXACTAS

Geometría fractal en las ciencias naturales.Ricardo David Valdez Cepeda, José Dimas López Martínez,

J. Santos Serrato Corona, Enrique Martínez Rubín Celis y

Emilio Olivarez Sáenz

Inocuidad alimentaria en la producción de frutas y hortalizas frescas.JuanAntonio Leos Rodríguez y Manuel Fortis Hernández


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Path analysis in corn ( L.) under irrigation and dry land conditions.

Biological equilibrium in a synthetic variety of corn seed.

Effect of three sources of protein on the reproductive performance in goats consumingbermudagrass hay.

Growth and development in farm species.

Zea maysValentín Robledo Torres, José Hernández Dávila, Adalberto Benavides

Mendoza y Francisca Ramírez Godina

Mariano Mendoza Elos,Alfonso López Benítez,

Mario Ernesto Vázquez Badillo, J.Abrahan MéndezAlbores y

Ernesto Moreno Martínez.

J. Santos Serrato Corona, Rosendo González Muñoz,

Edmundo Castellanos Pérez, José Dimas López Martínez y

Fco. Raúl Solorio Sánchez

Mayela Patricia Gallegos de la Hoya

Martín Emilio Pereda Solís

Reproductive management of the postpartum period in cows.

Endogenous hormonal variation in two species of coriander as affected byphotoperiod and temperature.

Cheap automation of a localized irrigation system applied to a watermelon, Schard .

Critical soil water level to decided the planting date in the agriculture of arid zones.

José Hernández Dávila, Francisco Zavala García, Ciro G. S. Valdés Lozano,

Gilberto Salinas García, Valentín Robledo Torres y

Adalberto Benavides Mendoza

Abel Román López, Segundo Felipe Mendoza Moreno e Ignacio Sánchez Cohen

José Dimas López Martínez y Ricardo D. Valdez Cepeda

(Citrillusvulgaris )

I. AGRICULTURAL AND LIVESTOCK PRODUCTIONSYSTEMS

II. WATER-SOIL-PLANT RELATIONSHIP

III. RATIONAL EXPLOITATION AND MONITORINGOF ECOSYSTEM

Tillage impact on the physical soil conditions in a pecan orchard at the northernregion of México.Guillermo González Cervantes e Ignacio Orona Castillo

AGROFAZMARCH 2003 ISBN: 968-6404-50-3

Formulation and preparation of chorizo flavor grill sausage to evaluate texture,color and level acceptance.SergioAbundiz Gallegos, Edgar Iván Marmolejo Saucedo,

María del Carmen Reza Vargas y Miguel Aguilera Ortíz

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IV. INUSTRIALIZATION OF AGRICULTURAL ANDLIVESTOCK PRODUCT

V. PLANT PHYSIOLOGY

Stress response and growth in seedlings developed from seeds irradiated with lowintensity laser.Adalberto Benavides Mendoza, Julia Garnica Serna,

Alexandre Michtchenko, Claudia Hernández Aguilar,

Homero Ramírez Rodríguez, José Hernández Dávila y

Valentín Robledo Torres

VI. FOREST RESOURCES

Ecological impact of the management activities at the Chihuahua forest.

Site index through internodes distance in regeneration of Endl

Association of the site index of Lamb with environmentalvariables and vegetation in Cd. Hidalgo, Michoacán.

Celso Manuel Valencia Castro, Manuel Sosa Cerecedo, Jorge Jiménez Castro y

Alma Delia Báez González

Héctor Darío González López, SalvadorValencia Manzo y

Eladio Heriberto Cornejo Oviedo

Rubén Carlos FrancoAvila, Eladio Heriberto Cornejo Oviedo,

SalvadorValencia Manzo y José Ángel Villareal Quintanilla

Pinus rudis .

Pinus montezumae

VII. EXACT SCIENCE

Fractal geometry in the Natural Sciences.Ricardo David Valdez Cepeda, José Dimas López Martínez,

J. Santos Serrato Corona, Enrique Martínez Rubín Celis y

Emilio Olivarez Sáenz

Alimentary innocuousness in the production of both fresh vegetables and fruitsinocuidad.JuanAntonio Leos Rodríguez y Manuel Fortis Hernández

AGROFAZMARCH 2003 ISBN: 968-6404-50-3

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN AGROPECUARIA – AGROFAZ VOLUMEN 3 NÚMERO 1, 2003

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ANÁLISIS DE SENDERO EN EL CULTIVO DE MAÍZ (Zea mays L.) BAJO RIEGO Y TEMPORAL

Path Analysis in Corn (Zea mays L.) Under Irrigation and Dry land Conditions

Valentín Robledo Torres1, José Hernández Dávila1, Adalberto Benavides Mendoza1 y Francisca Ramírez Godina1

1Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Apartado Postal 25060. Buenavista, Saltillo, Coah. México.

E-mail: [email protected]

RESUMEN

La presente investigación fue realizada en el Campo Agrícola Experimental de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Unidad Saltillo.

Se estudiaron 12 genotipos de maíz con amplia diversidad genética que fueron estable-cidos bajo el diseño experimental de bloques completos al azar con tres repeticiones, con los objetivos de estimar la contribución directa e indirecta de diferentes características hacia la variable dependiente que es el rendimiento, bajo condiciones de riego y temporal y generar información para su uso en programas de mejoramiento genético de maíz.

El análisis de varianza realizado en las variables rendimiento, prolificidad, peso de semilla, peso de olote, hojas sobre la mazorca y altura de planta mostró diferencias estadísticamente signi-ficativas entre genotipos, en los dos ambientes de producción.

El análisis de sendero realizado en el presente estudio, para cinco características agronómicas y su relación con rendimiento bajo riego y temporal muestra que; el mayor efecto directo a la variable rendimiento en la condición de riego, fue presentado por el peso de olote con un valor de 0.5132, pero en temporal fue presentado por la altura de planta con un valor de 0.7244, mientras que las correlaciones fenotípicas simples, mostraron una correlación positiva y altamente significativa entre rendimiento y peso de olote ( r = 0.8639) bajo riego y r = 0.9235 entre rendimiento y altura de planta bajo condiciones de temporal.

La prolificidad mostró una correlación positiva y significativa con rendimiento ( r = 0.779 y r = 0.745 en la condición de riego y temporal respectivamente), pero el análisis de sendero reveló que esta variable tuvo un efecto directo

negativo sobre rendimiento (-0.0509 y –0.1363 en la condición de riego y temporal respectivamente). La correlación positiva y significativa con rendimiento fue debida a una contribución positiva e indirecta a través de peso de olote, altura de planta y peso de grano en la condición de riego. En temporal la mayor contribución indirecta hacia rendimiento, fue a través de altura de planta y peso de semilla.

El residual corresponde a otras caracterís-ticas no consideradas y error experimental. En el experimento bajo riego, éste alcanzó un valor de 0.1621, el cual es muy similar al obtenido bajo temporal (0.1806). Estos valores son bajos, lo cual indica que las variables consideradas explican gran parte del rendimiento de grano en el cultivo de maíz.

Palabras Clave: Análisis de sendero, maíz, diversidad genética, correlaciones fenotípicas.

SUMMARY

The present investigation was carried out in

the Experimental Agricultural Field of the Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Unidad Saltillo.

Twelve genotypes of corn, with wide genetic diversity was studied were established under a randomized complete blocks design with three replications, with the objectives of estimating the direct and indirect contribution of different characteristic toward the dependent variable that is the yield, under irrigated and rainfed conditions.

The variance analysis carried out in the variable yield, prolificity, seed weight, weight of cob, leaves on the ear and plant height showed differences statistically significant among genotypes in the two production environment.


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The path analysis carried out, for five agronomic characteristics and their relationship with yield under irrigated and rainfed conditions, shows that; the biggest direct effect to the variable yield in the irrigated condition, it was presented by the cob weight with a value of 0.5132, but in rainfed it was presented by the plant height with a value of 0.7244, while the correlations simple phenotypic, showed significant positive correlation among yield with cob weight (r=0.8639) and yield with plant height (r=0.9235), under irrigated and rainfed condition.

The prolificity showed a positive and significant correlation with yield (r = 0.7789 and r = 0.745 in the irrigated condition and rainfed respectively), but the path analysis revealed that this variable had an effect direct negative on yield (-0.0509 under irrigated condition and -0.1363 in the rainfed condition). The positive and significant correlation with yield was due to a positive contribution and indirect through cob weight, plant height and weight of grain in the irrigated condition. In rainfed condition the biggest indirect contribution toward yield, was through plant height and grain weight.

The residual corresponds to other not considered characteristics and experimental error. In the experiment under irrigated condition, this reach a value of 0.1621, which is very similar to the one obtained under rainfed condition (0.1806). These values are low, that which indicates that the considered variables explain great part of the grain yield in the corn.

Key words: Path analysis, corn, genetic diversity, phenotypic correlations.

INTRODUCCIÓN

El maíz es el cultivo más importante a nivel

nacional por ser el principal componente de la dieta alimenticia del pueblo mexicano y fuente mas importante de carbohidratos.

El maíz, aun y cuando es uno de los cultivos más tolerantes a déficit hídrico, también es afectado por éstos, de ahí que cada año se presenten desde ligeros decrementos hasta pérdidas totales en la producción de grano,

dependiendo de la intensidad y de la etapa en la cual se presenten éstos.

En la literatura existe información respecto a los mecanismos que proporcionan tolerancia a la sequía en diferentes especies, sin embargo, poco se sabe respecto a la importancia que juegan los diferentes órganos de la planta en diferentes condiciones de humedad, y sobre todo la impor-tancia que éstos tienen sobre el rendimiento.

Mediante el análisis de correlación es posible, sólo estimar la relación positiva o negativa entre caracteres, por lo tanto no es una herramienta adecuada para estimara las relaciones indirectas entre variables.

Willman et al., (1987) mencionan que aunque las correlaciones simples no son indicativos de una causa y efecto, éstas son útiles en la determinación del grado y dirección de la asociación entre dos factores. Singh y Singh (1973) señalan que la correlación simple no toma en cuenta las relaciones extremadamente complejas, entre varios caracteres que están relacionados a variables dependientes. Sin embargo, Fonseca y Patterson (1968) indican que el análisis de coeficientes de sendero es útil en la partición de asociaciones complejas en efectos directos e indirectos. Khorgade y Ekbote (1980) en algodón encontraron que la correlación entre rendimiento y el número de cápsulas por planta fue positiva y altamente significativa, debido principalmente al efecto directo positivo, del número de cápsulas por planta. Indicando que este análisis provee una mayor confiabilidad en la determinación de los verdaderos determinantes del rendimiento. Samonte et al., (1998) indican que los resultados del análisis de sendero pueden ser de utilidad para los mejoradores, como un índice indirecto de selección para rendimiento de grano, de segregantes en generaciones tem-pranas, cuando aún no se tiene producción de grano.

En relación a lo anterior y dada la impor-tancia del cultivo de maíz a nivel nacional y la reducida información acerca del comportamiento de diferentes órganos de la planta en diferentes condiciones de humedad y su correlación con rendimiento. Se evaluaron 12 genotipos de maíz con diferente grado de resistencia a sequía, en dos condiciones de humedad, con los objetivos de


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estimar la contribución directa e indirecta de diferentes características hacia la variable dependiente que es el rendimiento, bajo condiciones de riego y temporal, y generar información para su uso en programas de mejoramiento genético de maíz, para condiciones de riego y temporal.

MATERIALES Y MÉTODOS

La presente investigación fue realizada en

el Campo Agrícola Experimental de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Unidad Saltillo.

Los recursos genéticos utilizados en la presente investigaciones fueron 12 genotipos cuya característica principal fue la amplia variabilidad genética en relación con la tolerancia a sequía. Dicho grupo estuvo formado por dos líneas (AN2 y AN20); cuatro híbridos ( la cruza simple AN2 X AN20), AN-430R, AN-447 y AN-310); dos compuestos balanceados (Compuesto Nepo y Compuesto Norteño); tres variedades de polinización libre (colección Michoacán 21, Zacatecas 58 y el Criollo regional); y una Variedad sintética (VS-201M). Estos materiales también difieren ampliamente en características como: rendimiento, prolificidad, peso de semilla, hojas sobre la mazorca y altura de planta, entre otras. En la condición bajo riego se aplicaron cuatro riegos, mientras que en la condición bajo temporal solamente se realizó un riego previo a la siembra y los abastecimientos durante el desarrollo del cultivo fueron exclusivamente por la precipitación

ocurrida en el sitio experimental, que fue de 457 mm. Se manejó una densidad de 50 mil plantas por hectárea y se aplicó la dosis de fertilización recomendada para la región.

El trabajo de investigación se estableció bajo un diseño de bloques al azar con tres repeticiones y la parcela útil estuvo constituida por 30 plantas con competencia completa.

Las variables rendimiento, prolificidad, peso de olote, número de hojas sobre la mazorca y altura de planta se estimaron considerando 30 plantas con competencia completa en cada una de las siembras (riego y temporal). Pero la variable peso de semillas se estimó considerando mil semillas de grano obtenido de las 30 plantas antes citadas. La altura de planta y numero de hojas sobre la mazorca se estimó considerando plantas con mazorcas en madurez fisiológica.

Con los valores medios se realizó el análisis de varianza y el análisis de correlación entre las diferentes variables. Una vez estimada la correlación entre las variables antes indicadas y rendimiento, se realizó el análisis de sendero el cual es un método de partición de los coeficientes de correlación en efectos directos e indirectos a través de senderos alternativos, Fonseca y Patterson (1968). McGiffen M.E.Jr. (1994) indica que el análisis de sendero es un método que permite determinar la magnitud y dirección de múltiples efectos sobre proceso complejos.

El diagrama de relaciones, causales entre cada una de las variables bajo estudio y el rendimiento, se indica en la Figura 1.

Figura 1. Relaciones causa efecto entre cinco variables correlacionadas entre sí y el rendimiento, donde las líneas con doble flecha indican la correlación entre dos variables y las líneas con una flecha indican un efecto directo. UAAAN.


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RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El análisis de varianza realizado a las variables rendimiento, prolificidad, peso de semilla, peso de olote, hojas sobre la mazorca y altura de planta mostró diferencias estadísticamente signi-ficativas entre genotipos en los dos ambientes de producción.

El análisis de correlación mostró una asociación significativa entre rendimiento y las variables bajo estudió, excepto con el número de hojas sobre la mazorca, esta misma variable se encontró que bajo condiciones de riego tiene una correlación negativa con prolificidad, aun y cuando se ha indicado que el área foliar es importante en la captación de luz, para la acumulación de fotosintatos, sin embargo, de acuerdo a los resultados obtenidos en este estudio el peso de olote debe de jugar un papel importante, como un punto intermedio entre el número de hojas sobre la mazorca y el rendimiento de grano. La altura de planta también exhibe correlaciones positivas y altamente significativas con rendimiento, prolifici-dad y peso de olote, igualmente prolificidad con peso de olote (Cuadro 1), lo anterior da una idea de la importancia que cada variable puede tener sobre rendimiento y además las Inter.-acciones entre las variables bajo estudio, pero no los efectos indirectos de una variable a través de una

segunda, y finalmente hacia el rendimiento, que en el caso del maíz, es la variable más importante desde el punto de vista económico. Lo anterior queda más claro con el análisis que más adelante se presenta.

El análisis de sendero realizado en el

presente estudio, para las características agro-nómicas antes citadas y rendimiento bajo riego y temporal se presenta en el Cuadro 2.

En la siembra bajo riego, se confirma lo observado en el análisis de correlación, mostrando que el peso de olote tuvo el mayor efecto directo hacia rendimiento de grano, con un valor de 0.5132, sin embargo altura de planta y peso de grano presentaron una contribución indirecta al rendimiento, través de peso de olote, mientras que prolificidad y hojas sobre la mazorca presentaron un efecto negativo sobre rendimiento, por lo tanto en el maíz bajo riego, el peso de olote, peso de grano y altura de planta, explican la alta asociación observada en el análisis de correlación (r = 0.8639). En el mismo cuadro se puede ver que la variable altura de planta tiene un alto efecto directo sobre rendimiento (0.4328) y junto con las variables peso de grano y peso de olote, y explican la correlación positiva y altamente significativa de esta variable con rendimiento (r = 0.9467).

Cuadro 1. Correlaciones fenotípicas entre variables agronómicas en maíz bajo riego (R) y temporal (T). UAAAN.

Condición

Prolificidad

Peso de grano

Peso de olote

Hojas sobre la mazorca

Altura de Planta

Rendimiento R T

0.7789** 0.7454**

0.6939* 0.6095*

0.8639** 0.8588**

0.2837 0.4249

0.9467** 0.9235**

Prolificidad R T

-- --

0.709** 0.397

0.625* 0.751**

- 0.035 0.347

0.686* 0.805**

Peso de grano R T

-- --

0.390 0.307

0.011 - 0.082

0.554 0.407

Peso de olote R T

-- 0.610* 0.661*

0.831** 0.833**


R T

-- --

0.264 0.321

En la siembra bajo condiciones de temporal

se encontró una situación diferente a lo observado bajo condiciones de riego, ya que el mayor efecto directo hacia rendimiento fue presentado por la

variable altura de planta con un valor de 0.7244, y al sumar los efectos indirectos de peso de grano, peso de olote y hojas sobre la mazorca, explican la alta correlación de la variable altura de planta


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con rendimiento (r = 0.9235). En temporal el peso de grano fue la variable que ocupó el segundo lugar en cuanto a efecto directo hacia rendimiento de grano (0.3421). Suma et. al. (1994) encon-traron, también una alta correlación entre altura de planta y rendimiento de semilla en Heliantus annuus L., pero la mayor contribución directa hacia rendimiento fue debida al número de semillas por planta. Por otro lado Ghosh y Mukhopadhyay (1994) trabajando con Brassica rapa var napus, también encontraron que la altura de planta tuvo un efecto positivo significativo sobre rendimiento de semilla.

La prolificidad mostró una correlación positiva y significativa con rendimiento en la condición de riego, y positiva y altamente signific-ativa en la condición de temporal. Pero el análisis de sendero reveló que esta variable tuvo un efecto directo negativo sobre rendimiento. La correlación positiva y significativa con rendimiento fue debida a una contribución positiva e indirecta a través de peso de olote, altura de planta y peso de grano principalmente, (Cuadro 2).

El residual corresponde a otras caracterís-ticas no consideradas y error experimental. En el experimento bajo riego, este alcanzo un valor de 0.1621, el cual es muy similar al obtenido bajo temporal (0.1806), al ser bajos, indica que las variables consideradas explican gran parte del rendimiento de grano en el cultivo de maíz bajo riego y temporal.

El análisis de sendero permitió identificar mÁs claramente los efectos de las cinco carac-terísticas bajo estudio, sobre el rendimiento de grano en maíz. Encontrando que el peso de olote y altura de planta y peso de grano fueron las variables que contribuyeron de manera más importante al rendimiento de grano, en maíz bajo condiciones de riego. Mientras que bajo condi-ciones de temporal la altura de planta y peso de grano fueron las variables más importantes.

De acuerdo a los resultados obtenidos se pude decir que la prolificidad, considerada como un componente importante del rendimiento, en realidad tiene un efecto negativo sobre el rendimiento, lo anterior es en base a los dos experimentos presentados en el presente trabajo.

Cuadro 2. Análisis de coeficientes de sendero de los efectos directos e indirectos de cinco características agronómicas sobre el rendimiento de grano en maíz bajo riego (R) y temporal (T). UAAAN Carácter Con-

dición Proli- ficidad

Peso de grano

Peso de olote


Altura de planta

Correlación con rendimiento

Prolificidad

R T

-0.0509 -0.1363

0.2069 0.1357

0.3208 0.1011

0.0052 0.0620

0.2969 0.5829

0.7789 0.7454

Peso de grano R T

-0.0361 -0.0540

0.2918 0.3421

0.2000 0.0413

-0.0017 -0.0147

0.2399 0.2948

0.6939 0.6095

Peso de olote R T

-0.0318 -0.1023

0.1137 0.1050

0.5132 0.1346

-0.0908 0.1181

0.3596 0.6034

0.8639 0.8588


R T

0.0018 -0.0473

0.0034 -0.0282

0.3131 0.0890

-0.1488 0.1786

0.1142 0.2328

0.2837 0.4249

Altura de planta

R T

-0.0349 -0.1096

0.1617 0.1392

0.4263 0.1121

-0.0392 0.0574

0.4328 0.7244

0.9467 0.9235

_________ = Efectos directos

El hecho de tener dos mazorcas influyó negativamente sobre el rendimiento total de grano, lo cual podría explicarse

de la siguiente manera; al tener dos mazorcas por planta se tienen que generar dos olotes y dos “totomoxtles” lo cual implica un gasto energético en la formación de un olote y un “totomoxtle” extra, reduciendo materia seca o

biomasa que podría ir al incremento de peso en el grano o bien al mayor número de granos bien formados, evitando la presencia de granos parcialmente llenos.

Los altos valores de efectos directos del tallo sobre el rendimiento en temporal, se puede explicar mediante el supuesto de que el tallo pude jugar un papel como órgano de reserva de agua y


192

fotosintatos, producidos por las partes fotosin-téticamente activas de la planta, y de este punto se mueven hacia los órganos reproductivos o vegetativos, según la etapa de desarrollo de la planta. Por lo tanto si una planta no tiene sufi-ciente reserva, más rápidamente sufrirá problemas de estrés, ante una situación limitante, de ahí que en el presente trabajo, el tallo haya manifestado una alta contribución directa e indirecta al rendimiento, en la siembra realizada bajo condi-ciones de temporal. Si la altura de planta en maíz se considera como acumulación de materia seca que de hecho son variables altamente corre-lacionadas, los resultados antes mencionados, coinciden con lo señalado por McPherson y Boyer (1977) quienes indican que el parámetro más estrechamente relacionado al rendimiento en maíz, fue la acumulación de materia seca durante toda la temporada de crecimiento, mejor que la acumulación de materia seca, solo durante el llenado de grano. En el mismo sentido Boyer y McPherson (1975) señalan que aproximadamente un medio de la materia seca acumulada por el tallo es finalmente traslocada al grano.

CONCLUSIONES

En maíz bajo condiciones de riego el peso

de olote y altura de plante tienen los mayores efectos directos sobre rendimiento, mientras que prolificidad y hojas sobre la mazorca tienen efectos directos negativos, por lo tanto, si en maíz se quiere seleccionar para alto rendimiento de grano en generaciones tempranas se puede utilizar a la altura de planta o bien peso de olote en una etapa posterior.

En maíz bajo condiciones de temporal la altura de tallo tiene un alto efecto directo sobre rendimiento, mientras que prolificidad tiene un efecto directo negativo, por lo tanto no es

recomendable desarrollar maíces prolíficos para condiciones de temporal.

LITERATURA CITADA Boyer, J. S. and H. G. McPherson. 1975. Physiology of

water deficits in cereal crops. Adv. In Agron. 27:1-23.

Fonseca, S. and F. L. Patterson 1968. Yield component heritabilities and interrelationships in winter wheat (Triticum eastivum L.). Crop Sci. 8(5):614-617.

Ghosh, D. C. and D. Mukhopadhyay. 1994. Path analysis and yield attributes of toria (Brassica rapa var napus) as affected by date of sowing and plant density. Indian J. Agric. Sci. 64(1):56-58.

Khorgade, P. W. and A. P. Ekbote. 1980. Path-coefficient analysis in upland cotton. Indian J. Agric. Sci. 50(1): 6-8.

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193

EQUILIBRIO BIOLÓGICO EN LA SEMILLA DE MAIZ EN UNA VARIEDAD SINTÉTICA Biological Equilibrium in a Synthetic Variety of Corn Seed

Mariano Mendoza-Elos1, Alfonso López-Benítez2, Mario Ernesto Vázquez-Badillo2,

J. Abrahan Méndez-Albores3 y Ernesto Moreno Martínez4

1Instituto Tecnológico Agropecuario No. 33. Roque, Celaya, Gto., México. Email: [email protected], 2Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Buenavista, Saltillo, Coahuila., México;

3CINVESTAV-IPN. Libramiento Norponiente No. 2000, Fracc. Real de Juriquilla, Querétaro. C. P. 76230. México, 4UNAM. Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán. Apdo. Postal 25 Cuautitlán Izcalli, Edo. de México. México.

RESUMEN

El nivel de cosecha obtenido al final del

cultivo depende en gran medida de la calidad de la semilla plantada por el agricultor. La semilla fue obtenida de una variedad sintética de maíz, que fue sembrada en la estación Celaya, Gto., en el 2001. Diez y seis muestreos se empezaron a realizar 30 días después de la floración. Se cosecharon ocho mazorcas por tratamiento, las cuales fueron desgranadas en forma manual. Los muestreos fueron utilizados para investigar el efecto del desarrollo y maduración de la semilla en la germinación, vigor de plántula, peso volumétrico y peso de 1000 semillas. Las medias de la característica de germinación y vigor presentaron un mismo patrón de comportamiento como índices de maduración de la semilla. El peso volumétrico se incrementó a 74 kg hl-1 a los 148 días; respecto a peso de 1000 semillas no presentó un efecto significativo en la calidad fisiológica. El máximo por ciento de germinación y vigor se encontró cuando el por ciento de humedad de la semilla se redujo de 40 a 22 por ciento. La respuesta de los muestreos anteriores 106 a 127 días después de la siembra fue pobre para determinar la calidad de la semilla. También se encontró mayor vigor y germinación en la semilla ubicada en la parte basal y media de la mazorca. Estos resultados revelan que la madurez fisiológica no es el mejor indicador de la máxima calidad de la semilla sino la acumulación de materia seca. Palabras clave: Vigor, germinación, madurez fisiológica.

SUMMARY

The level of harvest obtained at the end of

the season depends, at least partially, on the quality of the seed planted by farmers. Seeds were obtained from on synthetic variety of maize and were grown in season 2001 in Celaya, Gto. Sixteen sampling was started 30 days after female flowering taking eight ears per treatment and then manually shelled. Samples were utilized to determine the effect of seed developing and maturation on germination, seedling vigor, volumetric weight and weight of 1000 seeds. Eight ears from each plot were weighed to obtain harvest. Shelling was done manually and grain weight for each treatment. In this study, the samples were used to investigate effect of seed development and maturation on germination, sendling vigour and seed weight. Means for traits of the germination and vigour test as indices of maturity followed similar pattern. The seed volumetric increased at 74 kg hl-1 from 148 days; seed 1000 weight was no significant for the physiological quality of seed. The greatest seed germination percentage and seedling vigor was found when seed humidity was reduced from 40 to 22 percent. Samples taken 106 and 127 days after sowing were poor indicators of seed quality. The this result were concluding that the maximum seed quality is being with maximum seed weight not with maize harvested before physiological maturity. Key words: Vigour, germination, fisiological maturity.

INTRODUCCIÓN

La calidad y cantidad de la producción

agrícola depende de las características de la semilla utilizada. La semilla de los cultivos debe ser cosechada cuando la calidad fisiológica de la


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semilla es máxima. En este sentido la calidad de la semilla, está dada por cuatro componentes importantes, entre ellos destaca el componente fisiológico, dentro del cual la germinación y el vigor juegan un papel interesante en el área de tecnología de semillas. De todos los componentes de calidad, la viabilidad y germinación son los componentes de calidad fisiológica más importantes (Louwaard y Van Marrewijk, 1996). La diferencia del vigor en la semilla son la causa de las diferencias en emergencia en el campo, particularmente cuando las condiciones de siembra son adversas (Matthews, 1980). El alto nivel y uniformidad de la germinación esta reflejada por un alto vigor, semillas de bajo vigor emergen pobremente; sin embargo, la influencia de las diferencias en vigor no son en su totalidad propias de la semilla sino también influyen las condiciones del campo.Las semillas de baja calidad son más vulnerables a los problemas que las semillas tienen al germinar o emerger del suelo, como pueden ser los causados por patógenos, o la compactación del suelo. Si uno o varios factores de éste se presentan en las siembras, lo más probable es que los problemas sean mayores para las semillas de baja calidad biológica; con la consiguiente disminución del rendimiento y de la calidad de las cosechas. Por lo tanto, la meta del productor de semillas es la de producir simientes de la más alta calidad posible, calidad que alcanza su máxima expresión al momento de la madurez fisiológica de las semillas. Dicha calidad, al tiempo de la cosecha, deberá manifestarse en semillas vigorosas, con alto poder germinativo, genéticamente puras y libres de enfermedades que pongan en peligro su viabilidad y el desarrollo de las plantas que de ellas se originan. Entre los factores que determinan la calidad de las semillas se encuentran la variabilidad genética entre genotipos, los factores del medio ambiente de precosecha, madurez de las semillas, cosecha y manejo poscosecha.

Desde el principio del siglo pasado se ha reconocido que el clima es un factor de gran importancia que afecta la calidad de las semillas. Dillman y Toole (1937) almacenaron cuatro cultivares de lino de dos años diferentes de cosecha 1929 y 1930; la cosecha de 1930 mostraba un marcado daño por condiciones

climáticas, con un menor peso volumétrico; mientras que los cultivares de 1929, que no habían sido afectados por factores climáticos tenían pesos volumétricos normales. La germinación de los cuatro cultivares de 1930 fue de 1, 4, 0 y 9 por ciento, mientras que los de 1929, para los mismos cultivares, fueron 94, 86, 87 y 94 por ciento, respectivamente. Hay evidencia en soya que señala que las semillas de menor tamaño tienen mejores características para su longevidad, lo anterior se observó en México cuando se almacenaba la variedad Tropicana, que era de grano pequeño. Esta misma característica ha sido observada con otras variedades de soya (Singh, 1976). El beneficio del tamaño pequeño de la semilla de soya se ha relacionado con la menor exposición al daño mecánico y no a otras características relacionadas con el tamaño. En relación a esto último, Carvalho et al. (1980) no encontraron diferencias en la pérdida de viabilidad de las semillas de soya de diferentes tamaños, cuando éstas se sometían a una prueba de envejecimiento acelerado. En maíz se ha señalado que la semilla plana y grande tiene una mayor longevidad que la semilla redonda y chica, en un mismo cultivar (Moreno et al., 1998). Existe controversia en cuanto a la importancia del tamaño de la semilla en la viabilidad de las semillas, lo cual requiere de mayor investigación en los cultivos que normalmente presentan semilla de diferente tamaño.

Dentro de la caracterización global que se debe de realizar en los cultivares ya sea silvestres o mejorados, siempre se consideran únicamente los aspectos agronómicos o morfológicos de la planta y mazorca (aspectos fenológicos), dejando a un lado los aspectos biológicos. Dentro de la problemática que enfrenta las empresas semilleras, necesariamente tiene que ver con el componente fisiológico, que es uno de los componentes principales de la calidad de la semilla. Esto hace necesario, que cualquier cultivar nuevo se realice su caracterización biológica al igual que se hace con la descripción varietal. El fitomejorador está muy orientado a generar cultivares más rendidores, resistentes a un determinado factor adverso, adaptado a un amplio o reducido ambiente, según lo permitan las características de la especie; y también a otras


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características deseables desde el punto de vista agronómico o industrial. El tecnólogo de semillas, además de esas características, requiere que la tecnología de producción de semillas haya sido perfectamente corroborada bajo diversos ambientes y circunstancias, que las semillas sean resistentes a daño mecánico, que sean resistentes al deterioro biológico, que sean tolerantes al ataque de microorganismos del suelo, que sean tolerantes a condiciones adversas de almacena-miento, que sean de alta densidad o peso volumétrico, que sean longevas. Algunos de estos atributos se alcanzan al mejorar el vigor de las semillas; donde el fitomejorador no ha puesto mucha atención y no es raro que salgan al mercado híbridos cuyas semillas son poco vigorosas, por lo tanto van al fracaso; por lo anterior se propone como objetivo determinar la calidad de la semilla a través del equilibrio biológico entre el factor humedad en la semilla, la germinación, el vigor, el peso volumétrico y peso de 1000 semillas.

MATERIALES Y MÉTODOS Material Genético

Para el presente estudio se utilizó una

variedad sintética de Maíz SIGA ITA-2, la cual fue desarrollada con líneas de un nivel de endogamia S3. Este cultivar es de ciclo vegetativo tardío, aproximadamente de150 días. La siembra de esta variedad se realizó en la cuarta semana del mes de abril del año 2001 en el campo experimental del Instituto Tecnológico Agropecuario No. 33, ubicado en Roque, Celaya, Gto. El estudio de la calidad de la semilla (desarrollo y maduración) de esta variedad sintética se realizó a través de 16 tiempos de cosecha. Los tiempos de cosecha fueron cada tres días a partir de los 106 días después de la siembra. En cada tiempo de cosecha se tomaron de seis a ocho mazorcas, las cuales se desgranaron manteniendo la posición de la semilla en la mazorca, semilla de la parte basal (SPB), de la parte media (SPM) y de la parte apical (SPA). El trabajo de laboratorio se inició en la primera semana de agosto y se culminó en la tercera semana de octubre del mismo año; a la

semilla de cada uno de los 16 tiempos de cosecha (tratamientos) se le determinó el por ciento de humedad, la germinación, el vigor, el peso volumétrico y el peso de 1000 semillas.

Toma de Datos

La determinación del contenido de

humedad y el peso volumétrico se hizo rápidamente después del desgranado de la mazorca, para ello se utilizó un determinador de humedad eléctrico (modelo GMA-128). Una vez determinado el contenido de humedad de cada repetición, se procedió con las demás pruebas de calidad. Para determinar el peso de de 1000 semillas, se tomaron ocho repeticiones de 100 semillas, las que se pesaron en una balanza granataria, con dos cifras decimales. Para determinar la germinación de las semillas de cada cosecha, de la semilla previamente homogenizada a mano en una bolsa de papel, se tomaron tres repeticiones de 50 semillas. Para determinar la germinación se empleó el método descrito por Moreno (1996); para lo cual las 50 semillas de cada repetición se colocaron en toallas de papel humedecidas, las que se enrollaron y se colocaron por siete días a 25 °C., en una cámara de germinación, con una humedad relativa de 90-95 por ciento. Para la evaluación de la germinación con plántulas normales, se realizaron dos conteos, el primero al quinto día y el segundo al séptimo día de la siembra. La determinación de la longitud de plúmula (vigor) se realizó en 25 semillas de cada repetición, mediante la medición de la longitud de plúmula, de acuerdo a Moreno (1996). El análisis estadístico que se aplicó fue un diseño completamente al azar con arreglo factorial con la finalidad de obtener información de las cosechas que fue el factor A, la posición de la semilla (PS) que fue el factor B y la interacción entre ambas fuentes de variación.


Tres características que definen la calidad

fisiológica de la semilla fueron medidas en el laboratorio. El análisis de varianza para estas tres variables muestra diferencias altamente significativas para la fuente de variación


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muestreos, posición del grano en la mazorca y la interacción entre muestras y ubicación del grano. Para la fuente muestreos indica que existe una diferencia en la maduración y desarrollo de la semilla con una respuesta diferente en cada tratamiento hacia el por ciento de germinación, el vigor y peso de 1000 semillas. La diferencia observada en la posición de la semilla en la mazorca también muestra al menos un tratamiento diferente con respecto a las tres características

antes mencionadas. La interacción de las etapas de maduración de la semilla con la semilla de la parte basal, media y apical de la mazorca también se observa estadísticamente una respuesta diferente. Esto significa que el grado de madurez de la semilla de maíz es fuertemente afectado por el contenido de humedad al menos para estas características fisiológicas, de la misma forma se observa una respuesta de la posición de la semilla a estas variables (Cuadro1).

Cuadro1. Concentración de los cuadrados medios del análisis de varianza para las variables en estudio. ITA 33. Roque, Celaya Gto. 2001

F. V. G.L. Germinación Vigor Peso de 1000 semillasRepeticiones 2 0.27 0.55 1.29 Muestreos (M) 15 60.91** 93.92** 39.29** PS 2 2.99** 7.34** 2565.74** M*PS 30 0.78** 5.44** 9.47** Error 94 0.39 0.97 1.48 Total 143 *,**, Existe diferencia significativa y altamente significativa al 0.05 y 0.01 por ciento, respectivamente. M, maduración y desarrollo de la semilla (Muestreos); PS, posición del grano en la mazorca.

En el Cuadro 2, se presentan las medias

de las características antes señaladas, agregando el por ciento de humedad de cada muestra y el peso volumétrico, a estas dos últimas variables no se realizó análisis estadístico. A medida que se avanza la madurez de la semilla se observa una reducción del contenido de humedad, a los 106 días después de la siembra del maíz la semilla presentaba un 40 por ciento de humedad, posteriormente el por ciento de humedad de la semilla se redujo rápidamente ya que sólo asaron 30 días en campo y el tratamiento 11 ya presentaba 50 por ciento menos de agua, cabe mencionar que a partir de este tratamiento sólo se realizaron otros cinco muestreos dado que el por ciento de humedad de la semilla en campo se estabilizó en 18 por ciento; además se alcanzó la máxima germinación.

Otros resultados reportan Tekrony y Egli

(1997) donde comparan resultados del desarrollo de la semilla y concluyen que en cánola, maíz, lechuga, cebolla, soya, tabaco y trigo la máxima calidad de la semilla se alcanza cuando existe el máximo peso seco, en cambio en tomate y chile esto ocurre después del máximo de materia seca.

La semilla obtenida a los 106 días después de la siembra sólo presentó 7.02 por ciento, esta fue fuertemente afectada por el contenido de agua de la misma, sin embargo, cuando la humedad se redujo sólo de 2-4 por ciento la germinación se incrementó a más del doble, cuando el tratamiento cuatro, nueve días después del primer muestreo éste reducía su humedad en 10 por ciento mismo que incrementaba hasta tres veces el por ciento de germinación. Entonces la maduración y el desarrollo del grano fue significativo hasta que la humedad se redujo al 22 por ciento donde estadísticamente los tratamiento 10 al 16 se ubicaron en un mismo grupo de germinación donde los valores oscilaron de 90.44 a 100 por ciento. Esto señala que la acumulación de materia seca y la pérdida de humedad del grano presentan correlación negativa, es decir, a medida que se reduce el contenido de humedad de la semilla se incrementa el por ciento de germinación, al menos esto sucedió hasta que la semilla alcanzó una humedad del 18 –20 por ciento, siendo esto a los 136 días después de la siembra; de acuerdo con Robles (1980), esta variedad de maíz queda clasificada como intermedia donde el ciclo vegetativo oscila entre los 120 días a 140 días,


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estos datos revelan la importancia de este estudio, considerando que este cultivar está considerado como de ciclo largo (150 días). En relación a la variable vigor se determinó una asociación con la germinación, es decir, a medida que el desarrollo y maduración del grano avanzaba y el por ciento de humedad disminuía se incrementaba el vigor de la semilla, no obstante, se encontró un equilibrio entre dichas variables a partir el tratamiento 10 donde el vigor alcanzó un valor de 8.6 a una humedad de la semilla del 22 por ciento y a 133 días después de la siembra en campo.

Cabe señalar que en cinco muestreos más el vigor se comportó similar estadísticamente, es decir, hasta los 145 días después de la siembra, sin embargo, en los dos siguientes muestreos que fueron a los 148 y 151 días con humedad del 18 por ciento el vigor se redujo drásticamente a 5.6 y 5.9, respectivamente. Algunos resultados que no concuerdan son los reportados por Knittle y Burris (1976) quienes indican que la semilla de maíz cosechada antes de la madurez fisiológica puede ser tan vigorosa como la cosechada al momento de madurez fisiológica o después de la misma. La madurez fisiológica de la semilla esta definida en algunos cultivos por el máximo peso seco, que es uno de los factores que influye en el vigor de la semilla (Kaliangile y Mulioleka, 1995), no obstante Coolbear (1975), observa en cebada que la semilla continua con la acumulación de reservas específicas después de la madurez fisiológica y/o cuando la semilla ha alcanzado su máximo peso seco.

Para la característica peso volumétrico se encontró el mismo padrón de comportamiento que en germinación y vigor, a medida que avanzaba la maduración y desarrollo de la semilla, se reduce el contenido de humedad del mismo, aumentando el peso volumétrico entre el primer tratamiento que presentó 40 por ciento de humedad y el último tratamiento (16) que mostró un 18 por ciento de humedad la semilla, se encontró una diferencia de 10 unidades kg hl-1. El peso de 1000 semillas mostró una gran variabilidad en respuesta a los tratamientos y los valores oscilan entre 40.55 a 51.97 gr; en forma general se observa una reducción del peso de 1000 semillas a medida que el contenido de agua

se reduce en la semilla. En este sentido se puede concluir que el equilibrio entre estas variables físicas y fisiológicas para esta variedad de maíz se alcanza a los 133 días después de la siembra con 22 por ciento de humedad, 99.20 por ciento de germinación, un valor de 8.6 para vigor, 70 kg hl-1 y 44.28 g para peso de 1000 semillas. Investigaciones en el desarrollo y maduración de la semilla revelan una gran controversia en cuanto a la ocurrencia de la máxima calidad de la semilla durante su desarrollo. En un número de especies diferentes tales como la soya (Tekrony, et al.,1980) y trigo (Rasyad et al., 1990) la máxima calidad de la semilla ocurre al final de período de llenado de grano descrito también como madurez fisiológica (Harrington, 1977). Por otro lado la máxima calidad de la semilla se obtiene cuando ocurre el máximo de materia seca en el cultivo como ejemplo el trigo (Pieta, et al., 1991), soya (Zanakis, et al.,1994), frijol (Sanhewe y Ellis, 1996 y en Brassica (Ellis, et al., 2000). Otros resultados revelan que la máxima calidad de la semilla (% germinación, días a germinación y plántulas normales) concuerdan con el máximo de materia seca de la semilla, estos resultados fueron observados en trigo. Al respecto, Pieta y Ellis (1992) mencionan que es más efectivo describir el ciclo vegetativo de vida de un cultivo mediante el máximo de peso seco que la madurez fisiológica.

En el Cuadro 3, se presentan los promedios

para las variables fisiológicas bajo estudio en relación a la ubicación de la semilla en la mazorca. Estos datos indican el comportamiento de la ubicación de la semilla a través de las diferentes muestras o bien, a medida que la semilla se desarrolla y madura. El efecto estadístico en la germinación señala que existe un comportamiento similar respecto a la ubicación de la semilla de la parte basal y media de la mazorca, siendo esta más baja y diferente estadísticamente a la semilla ubicada en la parte apical de la mazorca. Una respuesta igual para la variable vigor, donde las semillas de la base y parte media los ubica en un mismo grupo estadísticamente con valor de 5.65 y 5.40, respectivamente. En relación al peso de 1000 semillas se formaron tres grupos con un valor DMS de 0.299 g, ubicando a la semilla de la parte basal con un mayor peso (51.82 g) seguida por la semilla de la parte media (47.56 g) y por último la semilla


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ubicada en la parte apical de la mazorca con 42.87 g. Cabe señalar que el bajo por ciento de germinación, vigor y peso de 1000 semillas en este cuadro son los promedios desde el primer muestreo o tratamiento con un 40 por ciento de humedad hasta el último tratamiento que presenta 18 por ciento. Kruse (2000) demuestra que el

tamaño de la semilla de trigo y avena aumenta linealmente con el contenido de humedad. El contenido de humedad influye en las propiedades físicas y fisiológicas de la semilla, ésta es más importante cuando se determina la calidad de la semilla a través de las propiedades biológicas o su potencial de almacenamiento.

Cuadro 2. Medias de los análisis de varianza para germinación, vigor, peso volumétrico y peso de 1000 semillas en la población de maíz. ITA 33. Roque, Celaya Gto. 2001

Tratamientos (muestreos)

CV (días)

Contenido de humedad (%)

Germinación 7 días (%)

Vigor Peso volumétrico

Peso de 1000 semillas (g)

1* 106 40 7.02 h 0.1 g 64 47.35 e 2 109 38 16.73 g 0.5 g 63 51.16 b 3 112 36 17.38 g 0.5 g 64 46.40 f 4 115 30 24.80 f 2.7 e 65 49.02 d 5 118 28 31.02 e 1.6 f 66 49.84 d 6 121 26 52.70 d 5.0 d 64 51.97 a 7 124 24 72.93 c 6.5 bc 64 48.49 d 8 127 24 67.56 c 5.0 d 66 51.22 b 9 130 22 87.60 b 5.0 b 67 51.48 ab 10 133 22 99.20 a 8.6 a 70 44.28 h 11 136 20 100.00 a 9.0 a 71 47.60 e 12 139 18 100.00 a 8.9 a 72 45.57 g 13 142 18 99.80 a 8.7 a 72 48.99 d 14 145 18 100.00 a 8.7 a 73 43.59 h 15 148 18 100.00 a 5.6 cd 74 41.14 i 16** 151 18 90.44 ab 5.9 bc 74 40.55 i

DMS 5 % 0.58 0.92 0.69 CV % 8.02 18.56 2.57

*, primera cosecha, **, ultima cosecha, CV (Días) ciclo vegetativo del cultivo, maduración o desarrollo de la semilla. Cuadro 3. Efectos promedio de la calidad fisiológica en relación a la posición de la semilla en la mazorca. ITA 33. Roque, Celaya Gto. 2001

Posición semilla

Germinación (%)

Vigor Peso de 1000

semillas (g)Basal 63.84a 5.65a 51.82a Media 60.99a 5.40a 47.56b Apical 56.25b 4.88b 42.87c DMS 0.05 % 0.252 0.399 0.299

CONCLUSIONES

Dentro del equilibrio biológico, se determinó que el factor humedad en la semilla es el que más afecta a la germinación y al vigor, estadísticamente estas dos variables fueron mejores cuando se tuvo un 22 por ciento de humedad en la semilla y este se alcanzó a los 130-133 días después de la siembra. Aunque la germinación se mantuvo en los siguientes cinco

muestreos, en los dos últimos que fueron a los 148 y 151 días el vigor se redujo a 5.6 y 5.9, respectivamente. El peso volumétrico paso de 64 a 74 kg hl-1 con humedad de la semilla de 40 a 18 por ciento, respectivamente; el peso de 1000 semillas fue menos importante que las otras características. Se encontró un mismo patrón de comportamiento para el por ciento de germinación y vigor, el cual también esta dado estadística-mente por la ubicación de la semilla de la mazorca, siendo mejor la parte basal y parte media. El máximo en germinación y vigor no se alcanza cuando existe la madurez fisiológica de la semilla, si no esto se atribuye a la máxima acumulación de materia seca.

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201

EFECTO DE TRES FUENTES DE PROTEÍNA SOBRE EL COMPORTAMIENTO PRODUCTIVO DE CABRAS QUE CONSUMEN HENO DE PASTO BERMUDA

Effect of Three Sources of Protein on the Reproductive Performance in Goats Consuming Bermudagrass Hay

J. Santos Serrato Corona1, Rosendo González Muñoz2, Edmundo Castellanos Pérez1,

José Dimas López Martínez1 y Fco. Raúl Solorio Sánchez1

1Universidad Juárez del Estado de Durango. Facultad de Agricultura y Zootecnia. Apartado Postal 1-142. CP. 35000. Gómez Palacio, Dgo. E-mail: [email protected]

2Brigada de Educación para el Desarrollo Rural No 7 Gómez Palacio, Dgo.

RESUMEN

El pasto bermuda tiene el potencial de ser utilizado como una alternativa alimentaria práctica-mente durante todo el año. Sin embargo, debido a su contenido nutricional no es posible utilizarlo como alimento único en la alimentación de rumiantes, requiriéndose de alguna estrategia de suplementación para lograr un mayor comporta-miento productivo. La suplementación con pro-teína ha mejorado el comportamiento del ganado pastoreando pasto bermuda con concentraciones de proteína cruda en un rango de 10 a 16 por ciento. Se realizó un experimento con el objeto de evaluar el efecto de la suplementación con tres diferentes fuentes de proteína sobre el comporta-miento productivo de cabras que consumen una dieta a base de pasto bermuda. Seis cabras adultas encastadas de Nubia y Sannen en producción y con un peso promedio de 52±1.64 kg se distribuyeron por parejas en uno de tres tratamientos, los cuales consistieron en ofrecer heno de pasto bermuda a un tres por ciento del peso vivo en base a materia seca más 50 g por animal por día de harina de soya (HS), harinolina (HR), o de semilla de algodón entera (SA). Cada uno de los tratamientos se ofreció por periodos de 17 días, de acuerdo con un diseño en cuadro latino. No se apreció diferencia en el consumo de alimento (P = 0.18) y cambio de peso corporal (P = 0.35). La producción de leche fue similar (P = 0.48) aunque las cabras del grupo SA produjeron mayor cantidad de leche por día. La concentración de urea en la sangre fue similar (P = 0.62) en todos los grupos. En conclusión, las fuentes y el nivel de suplementación produjeron un compor-tamiento similar en cabras que consumen heno de pasto bermuda.

Palabras clave: Cabras, pasto bermuda, suplementación.

SUMMARY

Bermudagrass hay has the potential to be used as a nutritional alternative most of the year. However, due to its nutritional value is not possible to use it as the only feed for ruminants´ diet, therefore a supplementation strategy is required to achieve a better productive performance. Protein supplementation have improved the performance of cattle on bermudagrass with protein content from 10 to 16 percent. An experiment was conducted to study the effect of supplementation with three different protein sources on goat performance consuming a basal diet of bermudagrass. Six mature goats bred Nubia and Sannen in lactation and an average body weight of 52±1.64 kg were distributed by pair on one of the three experimental treatments, which consisted on fed bermudagrass hay at 3 percent of body weight dry matter basis plus 100 g per animal per day of soybeans meal (HS), cottonseed meal (HR) or whole cottonseed (SA). Each treatment was fed during periods of 17 days, according to a latin square design. No differences were found on feed intake (P = 0.18) and body weight change (P = 0.35). Milk production was similar (P = 0.48), altough goats on SA tratment produced more milk per day than those on the other groups. Blood urea concentration was similar (P= 0.26) in all groups. In conclusion, the sources and levels of supplementation produced simliar performance in goats consuming bermudagrass hay. Key words: Goats, bermudagrass, supplementation.


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INTRODUCCIÓN

El ganado caprino tiene una importancia social considerable en la Región Lagunera, ya que esa actividad representa el principal sustento de un gran número de pequeños productores. La SAGAR (2002) estima una población caprina superior a las 440 mil cabezas, población que es explotada en una mayor proporción bajo condiciones extensivas. Sin lugar a dudas uno de los principales problemas a los que se enfrentan los caprinocultores es la baja disponibilidad y reducida calidad nutritiva de alimento sobre todo durante el invierno e inicio de primavera. Se han realizado una gran cantidad de experimentos sobre todo en ganado bovino que consumen diferentes variedades de pasto bermuda cultivado. Por otra parte, la suplementación de ganado bovino para producción de carne bajo condiciones de agostadero con fuentes de proteína tanto de origen animal como vegetal se ha incrementado en los últimos años, ofreciendo cantidades pequeñas de suplemento con altas concentra-ciones de proteína. Sin embargo, no se conocen resultados que se hayan generado en pequeños rumiantes, por lo que se diseño un experimento con el objeto de evaluar el efecto de la suplementación con harina de soya, harinolina y semilla de algodón sobre el comportamiento productivo de cabras alimentadas a base de heno de pasto bermuda.


El experimento se realizó con seis cabras

encastadas de Nubia y Sannen en producción de un hato particular ubicado en Matamoros, Coah. Las cabras se pesaron dos días consecutivos al inicio del periodo experimental y se distribuyeron por parejas en una de las tres dietas experimen-tales. Los tratamientos utilizados consistieron en ofrecer una dieta basal de heno de pasto bermuda cosechado antes de la floración, al tres por ciento del peso vivo suplementado con diferentes fuentes de proteína; pasta de soya, harinolina y semilla de algodón entera. Los animales del grupo (HS) recibieron la dieta basal más 50 gramos de harina de soya, las cabras del grupo (HR) recibieron la dieta base más 50 gramos de harinolina, las

cabras del grupo (SA) recibieron la dieta base más 50 gramos de semilla de algodón entera. La dieta basal, los suplementos y agua limpia se ofrecieron al ganado en forma individual diariamente. Previo al inicio del periodo experimental se despara-sitaron las cabras internamente con el fin de eliminar algún efecto ajeno a los tratamientos evaluados. El forraje se ofreció tal y como se cosechó, es decir sin recibir, tratamiento físico alguno.

Con el objeto de determinar el contenido químico del forraje y de los suplementos, se tomaron submuestras cada semana para formar una muestra compuesta y representativa. Las variables medidas fueron: consumo de alimento por día, el cual se determinó pesando el alimento ofrecido y lo rechazado diariamente. El cambio de peso corporal se determinó pesando los animales dos días seguidos aproximadamente a la misma hora, al principio y al final de cada periodo. La producción y composición de leche se midió en cada periodo (día 16). Además, se determinó la concentración de urea en la sangre como un indicador del metabolismo de la proteína por el animal. La colección de muestras de sangre se realizó al final de cada periodo (día 17), antes de ofrecer los suplementos y posteriormente cada hora durante un período de seis horas. Con tubos al vacío se colectaron 7 ml, los cuales se centrifugarán antes de media hora poscolección a 3500 g-1, durante 20 minutos a temperatura ambiente, el suero colectado se almacenó a –5 ˚C, hasta que se realizaron los análisis corres-pondientes.

Las variables de consumo de alimento por día, cambio de peso vivo, producción de leche y composición de la misma se analizaron utilizando un análisis de varianza de acuerdo con el diseño cuadro latino. Mientras que la concentración de urea se analizó mediante un análisis de varianza de acuerdo al diseño en parcelas divididas (SAS, 1989).


No se apreció diferencia en el consumo de alimento (P =. 0.18) por efecto de la suplemen-tación (Cuadro 1). La suplementación con nitrógeno cuando se consumen forrajes de baja


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calidad por bovinos (no en ovinos) incrementa el consumo de materia seca y de materia seca digestible. Algunos investigadores han encontrado que la suplementación con proteína ha mejorado el comportamiento del ganado que pastorea pasto bermuda con concentraciones de proteína cruda en un rango de 10 a 16 por ciento (Grigsby et al., 1993; Phillips and Horn, 1998). McCroskey et al. (1969) midieron el efecto de cantidades crecientes de harinolina suplementaria sobre el comporta-miento de vacas mientras pastoreaban pasto bermuda durante el invierno. Estos autores encontraron que la pérdida de peso de las vacas disminuyó a medida que se incrementaba la cantidad de harinolina, aunque el nivel más bajo de suplementación fue adecuado para mantener un adecuado comportamiento. Wheeler et al. (2002) reportan incrementos en el consumo de alimento en bovinos que se alimentan con pasto bermuda y suplementados con proteína (0.2, 0.4, y 0.6 g) por cada kilo de peso. En este experimento se utilizaron cantidades de .1 g por cada kilo por lo que no se apreciaron cambios en el consumo de alimento. Igualmente no se apreció diferencia en el cambio de peso corporal (P = 0.35) debido a la suplementación, ya que aparentemente todos los grupos recibieron suficiente cantidad de nutrientes para mantenimiento (0.019, 0.013 y - 0.066 g de cambio para HR, HS y SA respectivamente). Garces-Yepez et al. (1997) reportaron que suplementando zacate bermuda de baja calidad con cascarilla de soya o acemite de trigo se incremento el comportamiento en ovinos cuando se ofrecieron a un 25 o 50 por ciento del total de nutrientes digestibles. La producción de leche fue

similar (P = 0.48) aunque las cabras en el grupo SA produjeron mayor cantidad de leche por día (312 g), comparadas con 283 y 258 g para los grupos HR y HS, respectivamente. La composición química de la leche no fue influenciada en ninguno de sus componentes debido a la suplementación, como se aprecia en el Cuadro 1. La concentración de urea en sangre fue similar (P = 0.62) en los tres grupos experimentales, como se aprecia en la Figura 1. Pitts et al. (1992) reporta que 7-8 mg dL-1 de urea en sangre son adecuados en novillos estabulados, además recomiendan que con concentraciones de 11-12 mg dL-1 el suplemento a ofrecer no sería proteína sino energía. Lo que sugiere que las cantidades de suplemento ofrecidas influenciaron el metabolismo proteico de las cabras en una misma medida.

Figura 1. Concentración de urea en sangre en cabras que consumen heno de pasto bermuda y suplementadas con diferentes fuentes de proteína.

Cuadro 1. Comportamiento productivo de cabras que consumen heno de pasto bermuda y suplementadas con diferentes fuentes de proteína.

Tratamientoa Concepto HS HR SA P EEb Consumo, g día-1

Cambio de peso, g día-1

Producción de leche, g día-1

Comp. química de leche Grasa, % Proteína, % Lactosa, %

1.63 0.013 258 4.0 4.5 3.9

1.64 -0.066 283 4.3 4.2 4.2

1.67 0.019 312 4.3 4.0 4.2

0.18 0.35 0.48 0.98 0.87 0.76

0.01 0.04 23.0 1.1 0.51 0.27

a HS las cabras en este grupo recibieron la dieta base más 50 g de harina de soya por día: HR recibieron la dieta base más 50 g de harinolina por día; SA recibieron la dieta base mas 50 g de semilla de algodón entera por día. b Error estándar de la media.

01020304050

0 1 2 3 4 5 6Tiempo, h

Ure

a, m

g/dL

zalgo zhari zsoya


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LITERATURA CITADA

Garces-Yepez, P., W. E. Kunkle, D. B. Bates, J. E. Moore, W.W. Thatcher, and L.E. Sollenberger. 1997. Effects of supplemental energy source and amount of forage intake and performance by steers and intake and diet digestibility by sheep. J. Anim. Sci. 75:1918-1925.

Grigsby, K.N., M.S. Kerley, J.A. Paterson, and J.C. Weigel. 1993. combination of starch and digestible fiber supplements for steers consuming a low-quality bromegrass hay diet. J. anim. Sci. 71:1057-1064.

McCroskey, J.E., S.L. Armbruster, D.F. Stephens, and R. Renbarger. 1969. The effect of an anthelmentic upon performance of spring-calving cows grazing

bermudagrass. Okla. Agric. Exp. Sta. Res. Rep. 84:102.

Phillips, W.A. and G.W. Horn. 1998. Supplement intake and performance of steers fed ompressed block or liquid protein supplements un on bermudagrass pastures. Prof. Anim. Sci. 14:36-43.

SAGAR. 2002. Resumen económico anual de la Comarca Lagunera. El Siglo de Torreón. Edición especial (Suplemento). Enero 1 2002. p. 30.

SAS. 1989. SAS User’s Guide: Statistics. SAS Inst. Inc., Cary, NC.

Wheeler, J.S., D.L. Lalman, G.W. Horn, L.A. Redmon, and C.A. Lents. 2002. Effects of supplementation on intake, digestion, and performance of beef cattle consuming fertilized, stockpiled bermudagrass forage. J. Anim. Sci. 80:780-789.


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MANEJO REPRODUCTIVO DEL PERÍODO POSTPARTO EN BOVINOS Reproductive Management of the Postpartum Period in Cows

Mayela Patricia Gallegos de la Hoya1

1Universidad Juárez del Estado de Durango. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia. Km. 11.5 carretera Durango-Mezquital,

Durango, Dgo. México. E-mail: [email protected].

Resumen

La eficiencia reproductiva en el ganado lechero requiere de un período de transición libre de enfermedades, altos índices de inseminación artificial (IA) y de preñez por servicio. Un factor de alto riesgo que incrementa la incidencia de las enfermedades metabólicas es el balance energético negativo (BEN) en los períodos preparto y postparto temprano. El BEN disminuye la frecuencia de los pulsos de LH, el índice de crecimiento y diámetro de los folículos dominantes (FD), Factor de crecimiento insulinico-I (GF-I), glucosa, concentraciones de insulina y el incremento de Hormona del crecimiento (GH) y ciertos metabolitos sanguíneos; estos efectos repercuten en la pérdida de condición corporal (BCS) y en el alto porcentaje de vacas en anestro en los hatos. Esto es importante considerarlo para disminuir la incidencia de los desórdenes metabólicos incrementando el consumo de materia seca (CMS) y minimizando el período de BNE después del parto. Entonces, el manejo nutricional de la vaca en el período de transición tiene un papel crucial en el incremento de la eficiencia reproductiva, porque la desnutrición aguda en vaquillas tiene un efecto de deterioro inmediato sobre el crecimiento folicular y la ovulación. Para obtener altos índices de actividad ovárica, es necesario disminuir la incidencia de los anestros y tener una buena detección de estros. Los índices de preñez por servicio son afectados por varios factores. El BEN puede tener efectos deletéreos sobre el folículo o el cuerpo luteo (CL) por la disminución de la concentración de los IGF-I y la estereidogénesis. Las dietas altas en proteína durante el período postparto pueden incrementar las concentraciones de urea en la sangre y afectar la fertilidad. Aunque el mecanismo no está claro, están establecidas las implicaciones prácticas de una alimentación apropiada en cuanto a cantidad de proteína cruda en la dieta. Hasta ahora, se

requiere un manejo coordinado del hato entre los productores, nutricionistas y veterinarios para obtener una alta eficiencia reproductiva en las vacas lecheras. Palabras clave: Nutrimento, ciclos ováricos, causas endocrinas.

SUMMARY

The reproductive efficiency in dairy to require a transition period illness free, high index of artificial insemination (AI) and conception index per service. A high risk factor that increase the metabolic disease is the negative energetic balance (NEB) in the early prepartum and postpartum periods. The NEB affect the LH pulses, the growth index and diameter of dominant follicles (DF), Growth Insulinic Factor-I (GIF-I), glucose, concentration of insulin and Growth Hormone (GH) and some blood metabolites; these effects to have repercussion on the loss of body condition score (BCS) and in the high index en anoestrous cows in the herds. Is important considerer this for decrease the disorder metabolic increasing the intake dry matter (IDM) and to reduce the NEB postpartum. Then, nutritional management of the cows during the transition period have a relevant role on the reproductive efficiency, because the acute malnutrition in heifers to have a immediate adverse effect on follicular growth and ovulation. For obtain high index of ovarian activity, is necessary to decrease the anoestrus incidence and to have a good estrous detection. The conception index per service are affecting by some factors. The NEB can affect the follicle or corpora lute (CL) by decrease in the concentration of GIF-I and stereidogenesis. The rich protein diets during postpartum period can increase the blood urea concentrations and affecting the fertility. Although the mechanism in unclear, the practice implications of the appropriate feeding as soon as the quantity


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of crude protein in the diet are established. Until now, to require a coordinated management among producer, nutritionist and veterinary for can obtain a high efficiency reproductive in the dairy herds. Key words: Nourishment, Ovaric cycles, endocrine causes.

INTRODUCCIÓN

La eficiencia reproductiva en los hatos de

ganado bovino lechero requiere que cada vaca tenga un parto en el tiempo planeado, con el intervalo interpartos óptimo se maximiza el rendimiento económico de la producción de leche dentro del hato. Durante las dos décadas pasadas, la eficiencia reproductiva en este tipo de ganando ha disminuido, paralelamente con el incremento en la producción láctea por vaca. Las causas en el decremento de la eficiencia reproductiva se han relacionado con el incremento en la incidencia de las enfermedades metabólicas debidas a un variable pero siempre prolongado estado de BEN en el ganado lechero durante los períodos preparto y postparto temprano (Van Saun, 1997). En el Cuadro 1, se muestra una comparación de datos sobre la actividad ovárica basada en las medidas de la concentración de progesterona en leche en producciones lácteas moderadas (4000-5000 kg de leche por lactancia) en vacas Friesian (Fagan y Roche, 1986) contra vacas Holstein con una producción de 7000 a 9000 kg de leche por lactancia (Opsomer et al., 1998); las vacas con alta producción, mostraron un incremento en la incidencia de anestro postparto, ciclos ováricos anormales y fases lúteas prolongadas.

Recientemente, Lamming y Darwash (1998) demostraron que las vacas que tienen una función lútea anormal antes del servicio tienen índices bajos de preñez después de la IA, comparadas con vacas con ciclos normales antes del servicio. Tanto los índices de animales inseminados como los índices de preñez por ciclo, son afectados adversamente en vacas con altas producciones lácteas. El objetivo de este trabajo es revisar las causas fisiológicas y las estrategias de manejo potencial para minimizar la baja fertilidad en las modernas vacas lecheras.

Cuadro 1. Parámetros reproductivos postparto basados en medidas de progesterona en leche dos veces por semana en dos diferentes estudios, usando el método de producción moderada Freisian (Fagan y Roche, 1986) o alta producción moderna Holstein (Opsomer et al., 1998) PM PAM Uso del ensayo de progesterona No. de ciclos Patrones de ciclos normales (%) Intervalo prolongado a la 1ra ovulación (%) Cesación temporal de la ovulación (%) Fase lútea prolongada (%) Ciclos cortos (%) Otros patrones irregulares (%)

463 78

7 3 3 4 4

448 53* 21 3 20 0.5 2.5

PA = Producción moderada. PAM = Producción alta moderada

BEN en el Período Postparto

Después del parto el CMS necesita incrementarse para enfrentar las altas demandas de nutrientes de la producción de leche. Sin embargo, la vaca con alta producción láctea durante el período postparto no es posible que consuma la materia seca correspondiente tan rápido como se da el incremento de las demandas de nutrientes requeridas para la lactación; el animal se enfrenta con la carestía de nutrientes por la movilización de las reservas corporales de grasa y proteína (Tamminga et al., 1997). Las vacas movilizan un promedio de 0.7 kg de peso corporal, 0.56 kg de grasa y 0.04 de proteína por día; sin embargo, gran parte de esta movilización se lleva a cabo durante la primera semana postparto con el 37 por ciento de perdida de peso corporal, 12 por ciento de grasa y 58 por ciento de proteína total es movilizada (Tamminga et al., 1997). Durante este período de BEN, los pulsos de LH se suprimen y los folículos dominantes (FDs) que se desarrollan no producen los suficientes niveles de estradiol para inducir el pico pero-vulatorio de gonadotropinas (Gn). Concurrente-mente a esto, se ha propuesto que el balance energético diario es más importante que el grado de BEN (Beam y Butler, 1997) en la supresión pulsátil de LH. El fracaso para la reanudación de la ovulación se ha relacionado con el grado de BEN,


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vacas con un BEN severo tuvieron altos niveles de ácidos grasos no esterificados (NEFA), de triacyl glicerol y un intervalo prolongado a la primera ovulación (Kruip et al., 1998). El CMS alto en el período temprano postparto en vacas con alta producción es crucial para la reanudación de la ovulación y formación del cuerpo lúteo de tamaño normal y la producción de progesterona requerida para lograr una alta fertilidad (Vandehaar et al., 1995). Así, el manejo nutricional de la vaca lechera en el período de transición ∼ tres semanas antes del parto a tres semanas después del parto, tienen efectos marcados sobre la eficiencia reproductiva y la alta producción de leche.

Causas Endócrinas del Anestro

Está claro que el anestro anovulatorio en las vacas lecheras se debe más al fracaso de los FDs para ovular que a su ausencia (Roche et al., 1998). Entonces, las vacas en anestro presentan incrementos recurrentes de FSH cada 7–10 días o poco después del parto (7 – 14 días). Cada nuevo pico de FSH es responsable de la emergencia de un pool de folículos, y la baja de FSH resulta en la selección de un solo FD. El FD entonces inicia la atresia debido a su incapacidad para producir suficientes concentraciones de estradiol para inducir un pico preovulatorio de Gn y por consiguiente la ovulación (Roche y Diskin, 2000). La inhabilidad de los FD en vacas en anestro para producir elevadas concentraciones de estradiol, está relacionada con el grado de BEN en el período temprano postparto (Beam y Butler, 1997; Stagg et al., 1998), lo cual causa los siguientes efectos: (i) Reproducción •Una disminución en la frecuencia del pulso de la LH. •Disminución del diámetro del folículo dominante con baja producción de estradiol. •Decremento del sistema IGF-I y quizá la disponibilidad del IGF-I intrafolicular. •Incremento del intervalo del primer estro (ii) Metabolismo. •Alta producción de GH y desacoplamiento de los receptores de GH y la producción de IFG-I,

•Pérdida de la condición corporal. •Bajas concentraciones de insulina y glucosa. •Altas concentraciones de NEFA, hidroxy butirato y triacil glicerol.

La disminución en la frecuencia de los pulsos de LH, puede ser por la baja en la frecuencia de los pulsos de GnRH hipotalámico. La disminución en la frecuencia de los pulsos de LH puede influir en el decremento de la producción de andrógenos por las células tecales. Esta disminución también se relaciona con el fracaso para estimular el sistema enzimático aromatasa por el IGF-I intrafolicular, por la baja producción de estradiol del FD. La disminución de los niveles de insulina pudieran jugar un papel en asociación con los bajos niveles de leptina para suprimir la liberación de GnRH (Opsomer, 1999). La pérdida de la condición física es un importante factor de riesgo asociado a los prolongados anestros anovulatorios en las vacas lecheras. Sin embargo, la interacción entre el BEN y los ejes metabólico-reproductivo en el período postparto de las vacas, hasta ahora, no están claramente entendidos.

Los Efectos de la Restricción Nutricional Aguda Sobre la Ovulación

Aunque es bien conocido que la nutrición juega un papel clave en la regulación de la función reproductiva en los bovinos, los efectos relativos de la desnutrición crónica y aguda no están bien comprendidos. Los efectos crónicos nutricionales son evidentes en el ganado bovino productor de carne, donde hay una correlación negativa entre el nivel nutricional postparto y la longitud del anestro postparto (Richards et al., 1991; Wright et al., 1982). A grandes rasgos, los estudios en vaquillas muestran que la privación nutricional crónica disminuye el índice de crecimiento y el diámetro del FD, pero las vaquillas además tienen una pérdida del 17-23 por ciento de su peso corporal antes que la ovulación sea suprimida (Rhodes et al., 1995; Stagg et al., 1995; Bossis et al., 1999). La frecuencia de los pulsos de LH se inhiben durante el ciclo estrual sólo antes de iniciar la anovulación, mientras la FSH se incrementa de manera recurrente, como respuesta a los picos


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foliculares emergentes cada 7-10 (Stagg et al., 1995). Sin embargo, los cambios nutricionales pre y postparto son más severos en vacas lecheras debido al incremento masivo de las demandas de nutrientes para la producción láctea después del parto. Hasta ahora, para establecer los efectos de la desnutrición aguda sobre la dinámica folicular en ganado bovino, Mackey et al., (1999) han desarrollado un modelo para vaquillas cíclicas, donde las vaquillas empezaron consumiendo 12 para mantenimiento (M) se les redujo a 0.4 M por día antes de finalizar un régimen de sincronización de estros con progesterona. La exposición de vaquillas cíclicas a un régimen agudo de desnutrición de 1.2 a 0.4 M comenzando el primer día antes de la remoción del dispositivo intra-vaginal de progesterona (CIDIR) causó una disminución tanto en el índice de crecimiento como en el tamaño final del FD que se desarrollo durante el primer pico del subsecuente ciclo sincronizado (Cuadro 2). Los efectos de la des-nutrición sobre el crecimiento folicular ocurrieron en la ausencia de los efectos sobre las concen-

traciones de LH y FSH. Esto sugiere que los efectos locales de citoquinesis dentro del folículo posiblemente involucren el sistema IGF. Ellos también creen que existen efectos crónicos de la nutrición sobre el desarrollo folicular y han demostrado que el ganado es muy sensible a los efectos de la privación nutricional aguda, la cual comienza dentro de los primeros 3-5 días después de su inicio. En el estudio anteriormente seña-lado, dos de las ocho vaquillas asignadas a la dieta 0.4 M fracasaron en la ovulación, de aquí que el experimento fuera repetido para ver si la restricción nutricional aguda de 1.2 a 0.4 M pudiera no solo tener efectos detrimentales sobre el crecimiento del FD sino también evitar su ovulación. Los resultados mostraron que en 12/20 vaquillas asignadas a la restricción nutricional aguda de 1.2 a 0.4 M, no ovuló el FD presente después de retirar el dispositivo de progesterona (2/20) o durante el primer pico folicular después del ciclo sincronizado siguiente a la inducción de la luteólisis 6 días después de la ovulación (10/18 vaquillas).

Cuadro 2. Efecto de las dietas suplementarias de 0.4 M o 1.2 M sobre la dinámica folicular en vaquillas productoras de carne cuando se aplicaron desde el día cero hasta antes de la remoción del dispositivo de progesterona por sincronización (CIDIR). Nivel Nutricional

0.4 M 1.2 M P Número de vaquillas Sincronización del FD Diámetro al día 0 (mm) diámetro máximo alcanzado (mm) Día de ovulación Intervalo: retiro del CIDIR a la ovulación (días) Número de vaquillas anovulatorias Primer pico folicular nuevo Número de folículos emergentes Diámetro a la inyección de PG (mm) Índice de crecimiento del FD (mm d-1) Diámetro máximo del FD (mm) Número de vaquillas anovulatorias Incidencia de anovulación Número total de vaquillas en anestro

20 21

8.0 ± 0.5 7.8 ± 0.5 NS 11.7 ± 0.2 12.6 ± 0.2 ** 4.4 ± 0.1 4.5 ± 0.1 NS 3.4 ± 0.1 3.5 ± 0.1 NS 2/20 0/21 NS 10.1 ± 0.7 10.4 ± 0.6 NS 9.6 ± 0.2 11.2 ± 0.3 *** 0.96 ± 0.05 1.28 ± 0.08 ** 10.6 ± 0.3 13.8 ± 0.3 *** 10/18 0/21 ***

12/20 0/21 *** Las vaquillas recibieron PGF2 α días antes de la detección de la ovulación para inducir la luteólisis y la ovulación del FD de nuevo ciclo estrual.


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EL fracaso de la ovulación siempre está asociado con la ausencia del pico preovulatorio de LH y FSH, lo cual se demostró con la colecta de muestras sanguíneas cada 4 h. Sin embargo, la ausencia de un pico de LH o FSH no siempre se asocia con la ausencia de un incremento de las concentraciones de estradiol en el proestro. En este punto, dos mecanismos potenciales empiezan a ser involucrados en la anovulación como resultado de la restricción nutricional aguda en el ganado: (i) fracaso del estradiol para inducir el feedback positivo, (ii) fracaso para obtener un incremento en el proestro de estradiol para inducir el feedback positivo. Así, estos resultados destacan, el rápido efecto detrimental de la restricción nutricional aguda sobre el crecimiento del FD y la habilidad para ovular en el ganado bovino. Además, estos aspectos tienen implica-ciones significativas para los efectos agudos del BEN sobre el crecimiento folicular y la habilidad ovulatoria de los FDs durante el postparto temprano en vacas productoras de leche. Causas de los Ciclos Ováricos Anormales

La ovulación se reanuda en el periodo temprano postparto, la anormalidad ovárica más común que ocurre es la prolongación de la fase lútea (Lamming y Darwash, 1998: Opsomer et al., 1998). Probablemente esto se deba a la falta de luteólisis, lo cual sugiere que hay problemas con la cascada luteolítica de estradiol y la inducción de receptores a la oxitocina en el endometrio uterino, necesario para inducir al secreción de PGF2 ∝ y la luteólisis. Entonces, puede estar involucrado un aumento de las infecciones uterinas subclínicas u otros problemas patoló-gicos uterinos. De hecho, Opsomer (1999), ha mostrado los factores que afectan la función uterina tales como la distocia, retención de membranas fetales o infecciones uterinas, las cuales se consideran como factores de alto riesgo involucrados en la incidencia de funciones ovári-cas anormales, así como perfiles de progesterona anormales en el período postparto de la vaca.

Un segundo factor que puede ser importante para determinar el índice de preñez es la capacidad funcional del cuerpo lúteo formado durante el periodo de BEN. El diámetro de los FDs puede ser reducido, reflejándose en la

formación de un cuerpo lúteo de tamaño pequeño, cuya habilidad para producir la máxima cantidad de progesterona quedo reducida. Además, las concentraciones de IGF-I disminuyen durante el tiempo de BEN, lo que también puede afectar la síntesis de progesterona. Se ha demostrado una relación importante en el eje GH-IGF-I para la estereidogénesis en el tejido lúteo de las borregas (Juengel et al., 1997). En soporte, recientes trabajos (Mann et al., 1998) del Reino Unido sugieren que los embriones obtenidos de vacas con una elevación de progesterona deficiente entre los días cuatro y ocho del ciclo, produce una baja significativa en los niveles de interferon tau, y entonces, cada vaca es más propensa a tener altos niveles de pérdida embrionaria alrededor del tiempo del reconocimiento materno de la preñez. Las excesivas demandas metabólicas y el índice de progesterona en las vacas altas productoras pudieran también estar involucradas. Manejo Reproductivo de la Vaca

La alta eficiencia reproductiva en los hatos lecheros requieren: (i) un período libre de enfermedades transmisibles, (ii) altos porcentajes de IA, (iii) altos índices de preñez por servicio.

Período de transición. Como la producción de leche por vaca continúa incrementándose debido al mejoramiento en el manejo y calidad genética, hay un incremento en las necesidades para disminuir la producción y las enfermedades clínicas que causan no sólo problemas a corto plazo y pérdidas en la producción, sino que a largo plazo también tienen efectos detrimentales sobre la fertilidad. Las vacas que sucumben a las enfermedades del periparto son más susceptibles a desarrollar otras enfermedades. Vacas con retención de placenta es 16.4 veces más probable que presente una cetosis que aquellas que tienen una expulsión de placenta normal (Curtis et al., 1985). La preparación para el proceso de parto y el subsecuente inicio de la lactación son los cambios fisiológicos mayores en las vacas. Antes del parto disminuye el CMS y la capacidad de absorción de los ácidos grasos volátiles de las reducidas papilas ruminales, incrementa el riesgo de acidosis ruminal a menos que la población de bacterias ruminales


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tenga suficiente tiempo para adaptarse a la dieta postparto y constituyentes del preparto, y el decremento en la inmuno-competencia debido al incremento de cortisol y estrógenos antes del parto (Goff y Horst, 1997). Hasta ahora, la salud y la seguridad para pasar el periodo de transición es crucial para asegurar el bienestar y la eficiencia reproductiva en la vaca. El factor clave en el manejo de la vaca es la condición física de 3.5–3.8 al iniciar el periodo seco, y asegurarse que esta condición se mantenga durante este lapso. La excesiva condición física resulta en un incremento de la grasa hepática, disminuye el consumo de alimento debido al pobre apetito postparto e incrementa la incidencia del anestro y los índices de preñez por servicio bajan (Grummer, 1993). La ración preparto debe ser iniciada 3-4 semanas antes del parto para lograr una buena adaptación de la flora ruminal a la dieta postparto (Goff y Horst, 1997). Esto es crucial también para minimizar el grado de disminución del consumo de materia seca antes y después del parto. El alto CMS requiere de alimentos altamente palatables, apropiado manejo del alimento, suficiente espacio para cada vaca y adecuada frecuencia de alimentación (Grant y Albright, 1995). El minimizar el estrés y la inmunosupresión con un adecuado manejo y una apropiada suplementación de vitamina E y Se, así como un balance adecuado de cationes-aniones para disminuir las enfermedades metabólicas también son importantes (Kehrli et al., 1998).

Altos índices de sumisión (inicio de la actividad cíclica). Para lograr altos índices de retorno al estro es necesario que las vacas retornen al ciclo estral normal dentro de los 30-45 días después del parto y que la detección de estros sea eficiente también. (McDougall y Rhodes 1998; Roche y Diskin, 2000). La solución para resolver el problema de la detección de estros es considerar lo siguiente (i) incrementar la frecuencia de observación a las vacas (ii) usar algún instrumento para la detección de estros ej. pintura en la cola, podómetros o trasductores de presión sobre la cabeza de la cola de la vaca o (iii) sincronizar estros en grupos de animales.

Altos índices de preñez. Para obtener altos índices de preñez por servicio y alcanzar la

eficiencia reproductiva, las vacas deben ser detectadas en estro correctamente. Los bajos índices de preñez de la inseminación artificial son problemas complejos y multifactoriales que son difíciles de resolver. Estos pueden ser causados por la nutrición o por problemas de manejo o naturales. Hay dos cuestiones claves que se deben recordar en el efecto de la nutrición sobre los índices de preñez en vacas lecheras. La primera es la posibilidad de los efectos detrimentales a largo plazo que acarrean los BEN en el periodo preparto sobre la subsecuente calidad de los ovocitos en las vacas que inician la actividad ovárica 30-60 días después del parto (Britt, 1992). Kruip et al. (1998) han reportado que el desarrollo de los ovocitos fue más pobre en vacas en condiciones de BEN durante las dos primeras semanas del parto, y cuya recuperación del balance de energía fue lento, comparadas con vacas control arriba de 100 días postparto. Sin embargo, O’Callaghan et al. (2000) encontraron que la reactivación de los ovocitos basada en la producción de blastocistos in vitro, fue más pobre en los ovocitos recuperados a los 50 d postparto. Entonces, no está claro si el BEN efecta la calidad de los ovocitos, o si los ovocitos producidos en los folículos desarrollados en el período temprano postparto son menos compe-tentes para producir blastocistos in vitro. El segundo aspecto es el papel que juega el exceso de proteína en la dieta sobre la fertilidad, primero la alta producción de amonia ruminal, la cual es convertida en urea e incrementa los niveles de esta en la sangre (Canfield et al., 1990; O’Callaghan et al., 2000), y la baja fertilidad. Butler y Gilbert (1998) han reportado que las altas concentraciones plasmáticas de urea pos IA, están asociadas a la baja fertilidad por causar alteraciones en el pH uterino con los subsecuentes efectos deletéreos sobre la sobrevivencia del embrión. Sin embargo, no está claro si la urea puede ser la causa de la baja sobreviviencia embrionaria en rumiantes, porque los embriones transferidos a vaquillas receptoras con diferentes concentraciones de urea sanguínea no fueron afectados (O’Callaghan y Boland, 1999); estos autores creen que si la urea afecta la fertilidad, el efecto es más notorio a nivel ovocito/folículo o en medioambiente oviductal que en el útero. Entonces, las vacas que consumen dietas altas en proteína con BEN presentan pobre


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fertilidad, el mecanismo de este efecto no está claro, pero las implicaciones prácticas de no consumir proteína cruda en exceso en dietas de vacas lecheras durante la época de cruzamiento si está clara.

CONCLUSIONES

El manejo reproductivo eficiente requiere

que las vacas estén libres de estrés y enfermedades en el período de transición; que las vacas reanuden los ciclos estruales en el período temprano postparto y que esto se asocie con una eficiente detección de estros durante el tiempo de empadre, y finalmente, que los índices de concepción por servicio sean altos. Esto, está claramente relacionado con el manejo nutricional de las vacas en los momentos cruciales antes mencionados. El papel del CMS en alimentos palatables es crucial para minimizar el inevitable período de BEN por el que las vacas pasan después del parto. La prevención de desordenes metabólicos y ginecológicos es también impor-tante. De tal forma, que la eficiencia reproductiva requiere de planes a largo tiempo, la implemen-tación de buenas medidas preventivas para disminuir las enfermedades periparto, y la interacción de los vaqueros, nutricionistas y veterinarios en un equipo coordinado y trabajando juntos.

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SISTEMAS DE PRODUCCIÓN AGROPECUARIA - AGROFAZ VOLUMEN 3 NUMERO 1, 2003

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CRECIMIENTO Y DESARROLLO DE LAS ESPECIES PECUARIAS Growth and Development in Farm Species

Martín Emilio Pereda Solís1

1Universidad Juárez del Estado de Durango. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia. Km. 11.5 carretera Durango-Mezquital,

Durango, Dgo. México. E-mail: [email protected].

RESUMEN

En este trabajo se describen los procesos de crecimiento y desarrollo de las especies pecuarias. Se explican los fenómenos biológicos de hiperplasia e hipertrofia así como los factores ambientales, genéticos y nutricionales que los modifican. Se aborda el tema de crecimiento compensatorio, síntesis de proteínas y el papel que juegan las somatomedinas en el crecimiento animal. Palabras clave: Crecimiento, desarrollo, somatomedinas, sintesis de proteínas.

SUMMARY

This paper describes the growth and development process of farm animals. It explains the biological phenomenon of hyperplasia and hypertrophy as well ambient, genetic and nutritional factors that modify it. It paper aboard compensatory growth, protein synthesis themes and the roll that somatomedines play in animal growth.

Key words: Growth, development, somatomedines, protein synthesis.

INTRODUCCIÓN

El proceso de crecimiento en uno o más de

sus diversos aspectos, sirve de base a los sistemas agropecuarios, ya que no puede haber producción alguna de plantas o animales si no exhiben crecimiento. En la vida del animal el crecimiento y desarrollo son procesos funda-mentales, por lo que es importante conocer y comprender ambos procesos biológicos. Por tanto, es necesario definir y caracterizar el crecimiento

para poder optimizar la utilización y producción de especies pecuarias (González, 1992).

Crecimiento

La palabra "crecimiento" ha sido usada para describir varios fenómenos biológicos. El crecimiento en una población involucra la reproducción de los animales; el crecimiento corporal incluye la multiplicación de células (hiperplasia) o el incremento en el tamaño de la célula (hipertrofia); el crecimiento celular involucra la replicación de moléculas; y la replicación de moléculas es producto de la movilización de sus precursores (Hafez y Dyer, 1969). Crecimiento Animal

Los criadores y productores tienen una apreciación y conocimiento empírico del crecimiento y desarrollo de sus animales. Los diversos procesos que ocurren en la célula y que traen consigo el crecimiento y el desarrollo del animal completo, son menos obvios. Sin embargo, estos también deben ser comprendidos y evaluados.

Sin el crecimiento, la vida no existiría. El

crecimiento es definido, medido y descrito en muchas formas. Además de los términos hiper-plasia e hipertrofia, algunos científicos sugieren que el crecimiento es el exceso de anabolismo (construcción de protoplasma) sobre el cata-bolismo (destrucción protoplásmica). En otras palabras, los tejidos corporales se someten a una continua construcción y destrucción; el crecimiento ocurre cuando los tejidos son construidos más rápidamente de lo que éstos se destruyen (Acker y Cunningham, 1998).


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Naturaleza del Crecimiento Un proceso tan complicado como el

crecimiento no se puede definir en forma tan simple y clara. Es mucho más que un aumento de tamaño. Se puede definir al crecimiento también como “el incremento correlativo de la masa del cuerpo en intervalos definidos de tiempo y en una forma que caracteriza a las especies”. Esta concisa definición es excelente pues contiene conceptos muy amplios. Implica que, descontando la variación individual, existe una tasa de crecimiento característica para cada una de las especies, así como un tamaño adulto y desarrollo también característicos. Se considera que la talla máxima y el desarrollo son hereditarios. La nutrición es un factor que determina si este máximo se puede alcanzar. Un régimen alimen-tario óptimo es aquel que permite al organismo obtener las mayores ventajas de su herencia. Sin embargo, de acuerdo con la definición, el máximo desarrollo que permiten las condiciones here-ditarias no puede ser sobrepasado por la nutrición ni por ninguna otra causa en organismos normales (Maynard y Loosli, 1981). Crecimiento y Desarrollo

Cuando un animal crece, ocurre lo siguiente: 1) Aumenta de peso hasta que alcanza su madurez; esto es lo que se llama crecimiento, y 2) cambian las funciones y conformación de su cuerpo, esto es lo que se conoce como desarrollo. El crecimiento se expresa en términos cuantitativos; mientras que para el desarrollo los cambios son cualitativos; otro aspecto del desarrollo es el cambio en las funciones del animal, cambios que ocurren a través de sus tejidos (Batt, 1980) Crecimiento y Desarrollo de Células y Tejidos

El crecimiento se produce tanto por hiperplasia, lo que significa aumento del número de células, como por hipertrofia, o sea, aumento en el tamaño de cada una de las células. Durante la primera etapa de la vida embrionaria ambos procesos se llevan a cabo. En los adultos, se

pueden distinguir tres tipos de células: 1) Células permanentes, que son aquellas células nerviosas que dejan de multiplicarse en la primera vida prenatal y cuyo número permanece fijo para siempre; 2) Células estables, que se encuentran en la mayoría de los órganos en las que la división celular continúa en forma variable durante la mayor parte del periodo de crecimiento, pero que permanece fija en cuanto al individuo alcanza el estado adulto; y 3) Células lábiles que componen el tejido epitelial y epidérmico, las que continúan su división a través de toda la vida y que en el individuo adulto tan sólo se limitan a reemplazar las células que han sido destruidas. Estos tres tipos de células experimentan hipertrofia durante el crecimiento y, posteriormente, algunas de ellas pueden aumentar de tamaño de acuerdo con las demandas fisiológicas especiales. Es posible que la capacidad de las células del organismo adulto para hipertrofiarse disminuya con la edad (Maynard y Loosli, 1981).

Variaciones en las Tasas de Crecimiento

La tasa de crecimiento varía en los diferentes tejidos y regiones del cuerpo. Gráfica-mente, estas tasas presentan picos en una secuencia regular conocida como "ondas de crecimiento". La tasa de máximo crecimiento ocurre primero en el sistema nervioso central y por último en el tejido adiposo. La tendencia del desarrollo es fuerte, aun con un crecimiento inadecuado. Por ejemplo cuando el consumo de alimento es insuficiente se observa que las "ondas de crecimiento" son de menor magnitud y más atenuadas, pero conservan la misma secuencia. El crecimiento en estas condiciones está caracte-rizado por un menor número de células en los tejidos más que por diferencias en el tamaño de las células. El crecimiento acelerado o com-pensatorio puede seguir cuando se proporciona una alimentación adecuada, dependiendo del grado en que el crecimiento animal fue afectado y la etapa en la que la restricción ocurrió (Batt, 1980).


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Importancia del Crecimiento Relativo de Tejidos

El crecimiento puede expresarse como peso vivo, peso de la canal o ganancia de tejido (músculo, grasa o hueso) por unidad de tiempo. El crecimiento relativo involucra el cambio entre las relaciones de estos tejidos en relación con la edad del bovino, peso o etapa fisiológica del desarrollo. El valor económico de la canal del ganado está determinada por las proporciones de músculo, grasa y hueso. Los requerimientos cuantitativos en la canal son conocidos cuando la proporción de músculo es máxima y la de hueso es mínima, y la grasa existe en un punto óptimo determinado por las preferencias del mercado local. El conocimiento de estos patrones de crecimiento y los diferentes factores genéticos y ambientales que pueden influenciar estos patrones, permiten formular métodos para la elaboración de productos más deseables (Lodg y Lamming, 1968).

Influencia Genética en el Ganado

La influencia genética es la más importante en la composición de la canal, en la curva de crecimiento y en la madurez fisiológica. Las razas británicas (Bos taurus) productoras de carne han mostrado un depósito de grasa más temprana y el punto de inflexión de su curva de crecimiento ocurre a pasos más ligeros. Las razas europeas de mayor tamaño (Friesian, Charolais y Suizo) entran a la fase de depósito de grasa a mayor peso y su desarrollo muscular es más tardado que las razas británicas (para carne); estas diferencias son consecuencia de la genética. Las cruzas entre razas con diferentes patrones de crecimiento y desarrollo permite observar comportamientos intermedios (Batt, 1980).

El crecimiento diferencial del músculo, hueso y grasa en las canales del ganado resulta en cambios en las proporciones de estos tejidos conforme el animal crece y se desarrolla. Durante el periodo post-natal existe un rápido crecimiento del tejido muscular y en consecuencia se incrementa la proporción de músculo de la canal. En las etapas más avanzadas de la vida del bovino (madurez) la deposición de grasa asume

una mayor importancia y el porcentaje de grasa incrementa, en tanto que el porcentaje de músculo disminuye. El crecimiento de hueso procede a una tasa más lenta en relación al músculo y grasa. El plano nutricional tiene una marcada influencia en el crecimiento relativo de los tejidos, ya que si es alto causa que la fase de depósito de grasa suceda más pronto, mientras que cuando si es bajo sucede lo contrario (Batt, 1980). Influencia del Ambiente Sobre el Crecimiento y Desarrollo

Ambiente termal. El medio ambiente ejerce un efecto directo y otro indirecto sobre el crecimiento de los bovinos. El efecto directo sobre el metabolismo animal se debe a la temperatura del aire, movimiento del aire, radiación solar, humedad y precipitación. Indirectamente, el ambiente afecta el aporte de alimentos por medio de sus efectos sobre el crecimiento de los forrajes. En los homeotermos la producción de calor metabólico y el control de la pérdida del calor proporcionan los medios para regular la temperatura corporal cuando se presentan fluctuaciones en el ambiente. El calor metabólico es derivado del alimento. La relación entre consumo y energía metabolizable (EM), retención de energía en los tejidos (ER) y pérdida de calor (H) es: EM = ER + H, cuando el animal se encuentra en un estado de equilibrio termal, sucede que la pérdida de calor es igual a la producción de calor. La neutralidad termal es el rango de temperaturas ambientales en las cuales la tasa metabólica es mínima y constante, en estas condiciones la retención de energía es máxima debido al consumo de energía metabolizable. Cuando la temperatura ambiental rebasa el límite inferior de la zona termoneutral, la tasa metabólica se incrementa y la retención de energía disminuye a menos que el consumo de alimento aumente. (Lawrence, 1989).

Influencia del alimento y agua sobre el crecimiento y desarrollo. El crecimiento activo y el desarrollo son indicadores de que un bovino está recibiendo una cantidad adecuada de alimento y agua; una falta de éstos resulta en una falla del crecimiento. El efecto sobre el crecimiento


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depende de la etapa fisiológica del bovino, del grado de inanición y su duración. Este tipo de restricciones no afecta de la misma forma los tejidos y regiones corporales, así como los componentes químicos de la dieta afectan de forma diferente el proceso de crecimiento. Los bovinos que se someten a un plano nutricional bajo (cuantitativo o cualitativo) tardan más en alcanzar cierto peso corporal, y sucede lo contrario cuando se acelera la tasa de crecimiento en respuesta a un plano nutricional alto. Si el plano de nutrición es suficientemente bajo, el bovino pierde peso y la secuencia en la cual sus tejidos se deprimen es inversa a la forma en que éstos crecen; es decir, el tejido graso se agota primero, el tejido nervioso del cerebro resiste la depresión y es el último tejido en empezar a perder peso, otros tejidos como músculo y hueso son intermedios en esta secuencia (Batt, 1980). Nutrientes y Crecimiento

Los promotores específicos del crecimiento

son aquellos componentes de la dieta (usualmente se encuentran presentes en pequeñas cantidades) requeridos para la síntesis corporal de sustancias como hormonas y enzimas, las cuales tienen efecto sobre la tasa metabólica de los tejidos. Sin éstos el crecimiento se retarda de manera severa. Estos tienen una especificidad química en contraste a la naturaleza variable de proteínas, grasas y carbohidratos usados en el crecimiento (Batt, 1980).

El iodo es un ejemplo de promotor específico y es esencial en la regulación de secreción de la glándula tiroides. Las vitaminas A, complejo B y D son necesarias para la promoción del crecimiento. Estas varían en su estructura molecular y peso así como su sitio de acción en las células. Este efecto promotor de las vitaminas está ligado al calcio y fósforo. La absorción de estos minerales en el intestino y su depósito en los huesos es ayudada por la presencia de vitamina D. Las vitaminas del complejo B son sintetizadas en el tubo digestivo de los bovinos. Ciertos aminoácidos son esenciales para la salud y el crecimiento. Los requerimientos de aminoácidos esenciales varían de acuerdo con la etapa fisiológica del bovino, la temperatura ambiental y

el potencial genético. Ciertos ácidos grasos también son esenciales, por ejemplo los ácidos linoleico y linolénico. En el caso de los bovinos adultos su actividad microbiana en el rumen proporciona una fuente de ácidos grasos alterna (Batt, 1980). Crecimiento Compensatorio

El crecimiento compensatorio se observa

en animales que han sido sujetos a un período de restricción alimentaria y después tienen un período de realimentación, resultando en un incremento de la tasa de crecimiento y ganancias de peso vivo comparados con aquellos animales que se alimentaron de forma continua. Existe mucha información sobre los cambios y comportamientos observados en la expresión de este crecimiento compensatorio, sin embargo, no hay suficiente información que explique a detalle los procesos bioquímicos y hormonales que suceden en este evento. El estado nutricional de los bovinos está altamente correlacionado con la concentración de IGF-I en plasma por lo que durante períodos de restricción proteica y de energía en la alimentación los niveles de IGF-I disminuyen. En general la IGF-I y la insulina disminuyen su concentración cuando existe una restricción en el consumo de proteína y energía. Durante los períodos de alimentación normal la concentración de IGF-I depende de la somatotropina. También la ST se incrementa como resultado de una restricción proteica sin la elevación de la concentración de IGF-I. La respuesta a la IGF-I puede variar dependiendo de la severidad de las restricciones nutricionales, sexo, estado endocrino y potencial genético de los individuos (Wester, 1994).

La somatomedina-C (Sm-C), también llamada IGF-I, es un péptido que participa en las acciones que promueven el crecimiento en forma conjunta con la hormona del crecimiento. Este péptido está presente en el plasma de animales y humanos y su concentración depende de la secreción de la hormona del crecimiento (Clemmons et al., 1987).

La función principal de la ST es preservar la masa de proteína y movilizar las reservas de energía; por esto la ST es un mecanismo de supervivencia en los rumiantes cuando se


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someten a restricciones alimentarias. Durante los períodos de restricción alimenticia los niveles de ST se elevan debido a un cambio en la actividad como inhibidor de la IGF-I (de retromecanismo), es decir, interrumpe su función de regulador de la concentración de ST.

La disminución de las hormonas de la tiroides, T3 y T4, se considera que es una respuesta de adaptación a la disminución del calor producido y su requerimiento de energía, lo cual ocurre cuando hay una reducción en la ingesta calórica. La concentración de la insulina en el plasma disminuye en respuesta a una restricción en el consumo de proteína; se cree que esto es el resultado de una reducción general de los AGV que se absorben por la restricción de alimento. Después del período de restricción de alimento, en la fase de recuperación la IGF-I tiene una respuesta rápida aumentando su concentración en los primeros días (2-3) esto sucede debido al incremento del mRNA IGF-I en el hígado (Wester, 1994).

Las funciones de la IGF-I en el Crecimiento Animal

La somatomedina IGF-I es un factor del crecimiento polipeptídico (70 aminoácidos) y con un peso molecular de 7,650 Da. La estructura de las somatomedinas es muy similar a la de la insulina, pues la secuencia de los aminoácidos que la forman se asemeja en un 47 por ciento. (Spencer, 1987). También es estructuralmente semejante a la proinsulina y tiene efectos metabólicos semejantes a la insulina (induce hipoglucemia). Estos efectos de hipoglucemia son mediados vía los receptores de la insulina, ya que la IGF-I en altas concentraciones se liga a este tipo de receptores (Lawrence y Fowler, 1997; Spencer, 1987).

La somatomedina fue inicialmente encon-trada cuando se realizaba un bioensayo con somatotropina (ST) en ratas. La estructura de la IGF-I en humanos, porcinos y bovinos es idéntica, mientras que en los ovinos difiere en solo un aminoácido, tres en las ratas y cuatro en los ratones. Una variante de la IGF-I fue descubierta en mínimas cantidades en el calostro de bovinos

por investigadores australianos (Francis et al., 1988; citado por Wester, 1994).

La IGF-I se sintetiza en una gran variedad de tejidos pero principalmente por el hígado y otros tejidos como respuesta a la estimulación por la hormona del crecimiento. Los ARNm para IGF-I se encuentran también en el riñón y cartílago, lo que indica que se sintetizan en esos tejidos en los cuales ejerce un efecto mitogénico a través de mecanismos autócrinos o parácrinos; además inducen diferenciación celular en una variedad de células (Ganong, 1998).

Algunos de los efectos producidos por la SM son la síntesis de ADN, ARN, síntesis de proteínas y finalmente la replicación de células. En los tejidos blanco los efectos de la SM son modulados por la hormona del crecimiento. La SM actúa en el músculo estriado de la misma forma que la insulina. En un experimento realizado por Froesch et al. (1986), se encontró que la SM ejerce un efecto sobre el metabolismo de la glucosa mediante su proteína portadora y esto afecta la contractilidad del músculo cardiaco de ratas.

Algunas de las propiedades farmacológicas de las SM además de estimular el crecimiento son: restauración de cartílagos y huesos, estimulo de los procesos anabólicos en pacientes con problemas catabólicos, y resolución de problemas metabólicos en pacientes diabéticos (Froesch et al., 1986).

El estado nutricional puede ser también un regulador de la IGF-I, especialmente en rumiantes. Clemmons et al. (1987) observaron que el estado nutricional de machos tuvo una correlación alta con la concentración de IGF-I en el plasma. Las restricciones de nutrientes causaron que la IGF-I no reaccionara a la ST. En humanos y rumiantes que tienen restricciones alimenticias, la ST aumenta sin que la IGF-I incremente.

La concentración de IGF-I en el suero disminuye debido a la restricción en el consumo de proteína de todas las especies estudiadas, incluyendo ratas, humanos, bovinos y ovinos. La restricción de energía en bovinos y ovinos también reduce la concentración de IGF-I en el suero. Durante una nutrición normal, la concentración de IGF-I depende de la ST. La administración exógena de ST en ovinos aumentó la IGF-I en el


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suero (McLaughlin et al, 1993; citados por Wester, 1994). La habilidad de la ST para estimular la secreción de IGF-I se disminuye por el balance negativo de energía, como la que se presenta durante las etapas primarias de la lactación de vacas (Vicini et al., 1991; citados por Wester, 1994) o durante periodos cortos de alimentación deficiente. Nuevamente se observa que la ST se incrementa como resultado de la restricción en el consumo de proteína sin la concomitante elevación de la concentración de IGF-I.

En algunas investigaciones se observó que la concentración de la IGF-I en el suero de bovinos que presentan crecimiento compensatorio, sobre-pasó la de aquellos bovinos que no interrumpieron su crecimiento (Wester, 1994).

El receptor para IGF-I es muy similar al receptor para la insulina y probablemente usa gran parte de la misma maquinaria intracelular. La hormona del crecimiento animal estimula la secreción de IGF-I y tiene una pronunciada actividad estimulante del crecimiento longitudinal del esqueleto y cartílago. Se ha encontrado que también tiene actividad antilipolítica, interviene en la síntesis de proteínas y en el crecimiento epifisario (Wang y Chard, 1999).

Además de la hormona del crecimiento, diversos factores afectan la secreción de somatomedinas. Las deficiencias de glucocor-ticoides y proteínas reduce la actividad de la somatomedina en el plasma, y dosis grandes de estrógenos inhiben la producción de IGF-I. La IGF-I participa también como regulador inhibiendo directamente la secreción de la hormona del crecimiento en la hipófisis (retromecanismo).

El principal portador de la SM es una proteína dependiente de la hormona del crecimiento. La SM incrementa su periodo de vida cuando está ligada a la proteína portadora. La proteína portadora inactiva la SM, sin embargo, cuando la SM se reactiva cuando es liberada de nuevo (Spencer, 1987).

El 75 por ciento de las SM presentes en

plasma se encuentran ligadas a una proteína portadora. El 90 por ciento de las SM se producen en el hígado y se distribuyen a través del plasma unidas a la proteína portadora y de esta forma se llegan a los tejidos blanco. El hígado es también la

fuente de las proteínas portadoras de la SM (Spencer, 1987; Froesch et al., 1986).

Los efectos biológicos de la IGF-I son mediados por un receptor compuesto de dos subunidades-α (140 kDa) extracelulares y dos subunidades- β (90 kDa) transmembrana; estos receptores también ligan insulina cuando existe en altas concentraciones (Wang y Chard, 1999).

Una característica importante de las IGFs es que se distingue de otros factores de crecimiento por la forma en que son regulados y modulados por un grupo heterogéneo de proteínas fijadoras (IGFBPs) con masas moleculares que van de 17 a 43 kDa. La función de estas IGFBPs consiste en la prevención de la respuesta hipoglucemica de las IGF, transporte de las IGF a lo sitios apropiados de acción y modulación. A la fecha se han identificado y caracterizado seis proteínas fijadoras (IGFBP-1 a IGFBP-6). En la circulación la IGFBP-3 (con una masa molecular de 150 kDa) es la mayor proteína transportadora de IGF; este complejo no es capaz de cruzar la barrera capilar y es retenido por la circulación. En contraste la IGFBP-1 sí puede cruzar la barrera capilar y modula las acciones de la IGF en la célula. La fosforilación de la IGFBP-1 puede afectar las acciones de la IGF; La IGFBP-2 inhibe algunas acciones de las IGF, particularmente de la IGF-II. Además, la IGF esta también involucrada en el desarrollo de los folículos ováricos; esto se conoce a partir de hallazgos de ARNm en células granulosas y en la teca intersticial de algunas células en ratas (Wang y Chard, 1999).

Síntesis de Proteínas

La síntesis de proteínas a partir de

aminoácidos activados tiene lugar en la superficie de los ribosomas. Los aminoácidos son primeramente activados en el citoplasma por la acción de aminoacil-ARNt-sintetasas, que catalizan la formación de ésteres aminoacilo de ARNts homólogos; simultáneamente se transforma el ATP en AMP y pirofosfato. Las aminoacil-ARNt sintetasas son altamente específicas tanto para el aminoácido como para su correspondiente ARNt. Para cada aminoácido, hay más de un tipo de ARNt. Las aminoacil-ARNt-sintetasas también


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exhiben una considerable especificidad de especie. La porción aminoácida de un aminoacil-ARNt no contribuye a la especificidad de interacción del aminoacil-ARNt con el codón complementario delARNm; por tanto, el ARNt es un “adaptador” (Lehninger, 1979).

Las cadenas polipeptídicas se construyen a partir del resto aminoácido N-terminal. Los nuevos restos aminoacilo se añaden al grupo carboxilo terminal del peptidil-ARNt por desplazamiento nucleofílico del ARNt del carbono carboxílico. En Escherichia coli, el aminoácido iniciador es la N-formilmetionina, que entra como N-formilmetionil-ARNt (fMet-ARNt). El fMet-ARNt y el ARNm se unen a las subunidades 30S libres de los ribosomas, formando el complejo de iniciación según un proceso que requiere GTP y tres factores de iniciación, IF-1, IF-2 e IF-3. Después, el factor de iniciación se combina con la subunidad 50S para formar un ribosoma funcional 70S. En el subsiguiente proceso de prolongación, es necesario un factor de prolongación citoplasmático EF-T y la hidrólisis de GTP para asegurar la adecuada unión del aminoacil-tRNA entrante. El grupo peptidilo situado sobre el locus peptidilo es transferido al grupo amino del nuevo aminoacil-RNAt en el centro aminoacilo gracias a una actividad enzimática presente en la subunidad 50S (Lehninger, 1979).

Un factor de prolongación EF-G del citoplasma, así como la hidrólisis de una segunda molécula de GTP, son indispensables para la transposición del peptidil-ARNt desde el centro aminoacilo al centro peptidilo. Para inserción de cada resto aminoácido se requieren cuatro enlaces fosfato de alta energía. El peptidil-tARN formado, al llegar a un codón de terminación ARNm, se libera del ARNt y del ribosoma por la acción de los factores de liberación R1 y R2 (Lehninger, 1979).

Se conocen muchos inhibidores de la síntesis proteica; en su mayoría se combinan con la mayor o la menor de las subunidades ribosómicas, interfiriendo con una etapa específica. La puromicina inhibe la síntesis de la cadena peptídica por su interacción con el peptidil-ARNt en el ribosoma, formando peptidil-puromicina que se descarga del ribosoma (Lehninger, 1979).

Los polirribosomas, también denominados polisomas, consisten en moléculas de ARNm a las que están adheridos varios o muchos ribosomas, cada uno de los cuales, lee el ARNm independientemente, y construye una cadena polipeptídica. En las células eucarióticas, la síntesis proteica puede tener lugar en tales ribosomas libres o bien en los ribosomas ligados al retículo endoplasmático. En las células pancreáticas, las cisternas del retículo endoplasmático forman canales para el transporte de la nueva proteína sintetizada, hacia su liberación. También tienen lugar síntesis proteicas en las mitocondrias y en los cloroplastos, los cuales poseen ARNm, ARNt específicos, aminoacil-ARNt-sintetasas y ribosomas; estos últimos se parecen, en muchos aspectos, a los de las bacterias (Lehninger, 1979). Hormonas Esteroides y la Síntesis de Proteínas

El tratamiento con estrógenos y andrógenos aumenta las respuestas de la hormona del crecimiento a los estímulos del tipo de la insulina y la arginina. La administración de testosterona estimula la actividad del ARN polimerasa que resulta en un aumento de la síntesis del ARN. Este proceso se puede describir en cinco pasos (McDonald, 1978) que son:

1) Entrada de la hormona esteroide en la

célula blanco. Como las hormonas esteroides son liposolubles éstas se difunden a través de las membranas celulares hasta el citoplasma sin depender de un sistema de transporte.

2) Fijación al receptor específico de célula blanco. La célula blanco tiene un receptor citoplásmico inactivo (una proteína) con gran afinidad por un esteroide particular que se transforma en sitio activo después de la fijación.

3) Translocación al núcleo. El complejo esteroide-receptor emigra al núcleo, donde se une a un área particular del cromosoma (formado por ADN y que transporta un molde completo de todas las


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características hereditarias de la especie y animal en particular).

4) Fijación del complejo esteroide-receptor al sitio aceptor nuclear. Una vez fijo, ciertos genes son activados, de modo que pueda formarse nuevo ARN

5) Formación de nuevo ARN. El complejo esteroide-receptor nuclear forma ARNm que especifica entonces cúal es la proteína que va a formarse. Estas nuevas proteínas son importantes para la función de algunas células y para la multiplicación de otras. Una vez que se ha producido, el ARNm puede tener efecto dentro de la célula o ser transportado fuera de ella para funcionar en otro sitio. Por la descripción anterior puede

observarse que una molécula esteroide actúa en un molde que es el cromosoma, y se fija a un receptor nuclear que inicia la acción de un gen particular. Este proceso requiere muchas horas y, después de la estimulación, el efecto se realizaría durante unas cuantas horas a menos que halla un aporte continuo de esteroides que actúen en la célula blanco. Aunque la hormona esteroide aparentemente entra en la mayor parte de las células del cuerpo, son sólo las “células blanco” las que reaccionan formando ARN, ya que sólo ellas poseen los receptores citoplásmicos para ese esteroide en particular (McDonald, 1978; Gordon, 1972).

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RELACIÓN AGUA-SUELO-PLANTA – AGROFAZ VOLUMEN 3 NÚMERO 1, 2003

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VARIACIÓN HORMONAL ENDÓGENA EN DOS GENOTIPOS DE CILANTRO POR EFECTO DEL FOTOPERÍODO Y LA TEMPERATURA

Endogenous Hormonal Variation in Two Species of Coriander as Affected by Photoperiod and Temperature

José Hernández Dávila1, Francisco Zavala García2, Ciro G. S. Valdés Lozano2, Gilberto Salinas García2,

Valentín Robledo Torres1 y Adalberto Benavides Mendoza1

1Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. División de Agronomía. Departamento de Horticultura. Buenavista,

Saltillo, Coah. México. 25315. E-mail: [email protected] 2Universidad Autónoma de Nuevo León. Facultad de Agronomía. Subdirección de Estudios de Postgrado. Carr.

Zuazua – Marín Km. 17, Marín, N. L., México.

RESUMEN

En el Noreste de México, en las siembras de primavera-verano, el principal problema para producir cilantro es el “punteo prematuro”, hay evidencias de que es un proceso fotomorfogénico que ocasiona un cambio hormonal endógeno provocado a su vez por efectos de la temperatura y el fotoperíodo. Por ello, tres ambientes de producción y cuatro genotipos de cilantro se evaluaron en el Noreste de México con el objetivo de determinar la variación hormonal endógena, a través del tiempo, de giberelinas, auxinas y citocininas. Los resultados mostraron tendencia ascendente de las giberelinas y de las citocininas y descendente de las auxinas, durante el periodo muestreado. Con el incremento de temperatura las giberelinas y las citocininas se incrementaron; las primeras, inducen el punteamiento en las plantas de cilantro y las citocininas parecen no influir en dicho proceso. Con la reducción del fotoperíodo se incrementaron las auxinas y se retrasó el punteamiento en los genotipos Marroquí y Sun Master.

Palabras Clave: Cilantro, temperatura, foto-período, hormonas vegetales, genotipos.

SUMMARY

One of the major problems on coriander

production is the premature flowering during the spring – summer season. Apparently, this problem is due to the changes in temperature and photoperiod and their effects on hormonal balance. The main aim on this study was to understand and

to quantify the variation on four genotypes of coriander endogenous hormones: gibberellins, auxins and cytokinins, under three different conditions, with of temperature and photoperiod. The results showed that gibberellins increased through the growing season, meanwhile auxins and cytokinins decreased. Gibberellins and cytokinins increased with the temperature. Apparently, the premature flowering is promoted by the gibberellins, with no apparent effect of the cytokinins. By decreasing the photoperiod, the auxins increased and delayed the early flowering in the genotypes Marroqui and Sun Master. Key words: Coriander, temperature, photoperiod, plant hormones, genotypes.

INTRODUCCIÓN

En el Noreste de México, en las siembras de primavera-verano, el principal problema en la producción de cilantro es el “punteo prematuro” (primer síntoma visible de la floración), cuyas consecuencias pueden ser tan graves que es preferible no cosechar el producto (Yañez, 1988); sin embargo, en esta época el precio medio rural del cilantro es superior en 100 por ciento comparado con el precio de invierno. Este problema puede ser un proceso fotomorfogénico provocado por el fotoperíodo largo y las altas temperaturas que ocasionan un cambio en la concentración hormonal endógena. Los fitoreguladores están involucrados en el control del crecimiento y la diferenciación y actúan en la regulación de actividades fisiológicas (Taiz y Zeiger, 1991; Gutiérrez y Larqué, 1996; Gaspar et al., 1996; Arshad y Frankenberger, 1998). En


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Tanacetum cincerariaefolium, Brown y Menary (1994) encontraron que la concentración de giberelinas fue más del doble, 30 a 40 días después de iniciado el tratamiento inductivo a floración con 35 a 70 ηg de giberelina por gramo de materia seca durante el periodo de la elongación del tallo. La concentración de giberelinas en las plantas control no varió durante el período muestreado. En plantas inducidas y no inducidas, la concentración de giberelinas tuvo tendencia ascendente. La concentración de AIA en plantas inducidas, a los 30 y 40 días después de iniciado el tratamiento inductivo, fue de 180 y 190 ηg de AIA por gramo de materia seca y fue consistentemente más baja que en plantas no inducidas cuyas concentraciones fueron de 250 a 300 ηg. En las plantas inducidas, la tendencia del AIA fue a disminuir mientras que en las no inducidas fue a incrementarse. Para el caso de las citocininas, no se detectaron diferencias signi-ficativas en las concentraciones entre las plantas inducidas y las no inducidas. En ambos casos, los niveles de concentración de citocininas variaron entre 14.3 a 25.4 y 15.9 a 29.5 ηg de citocininas por gramo de materia seca, respectivamente.

En algunas especies con crecimiento inicial en roseta, las giberelinas se han incrementado cuando se aplican exógenamente y reemplazan las necesidades de inducción para floración (Pharis y King, 1985). Está bien establecido que en plantas en roseta, como Silene armeria, los cambios en los niveles de giberelinas están involucrados en la elongación del tallo inducida por el fotoperíodo largo (Talon y Zeevaart, 1990). Así, Davies et al. (1986) y Rood et al. (1986) reportaron que al incrementar el fotoperiodo se incrementan los niveles de giberelinas en la mayoría de las plantas de día largo, presumiblemente como resultado de la percepción de la longitud de onda por el fitocromo. Lee et al. (1998) al trabajar con plántulas de sorgo, encontraron que los niveles de giberelinas se reducen al pasar el fotoperíodo de 10 a 18 horas de luz y variaron de 190 a 2 ηg.g-1

de peso seco. Agrostemma githago, planta de día largo con crecimiento inicial en roseta, retiene su hábito de crecimiento en roseta bajo días cortos; en cambio, cuando plantas de esta especie fueron transferidas a día largo ocurrió la elongación del

tallo y se observaron grandes incrementos en los niveles de giberelinas antes de dicha elongación, pasando de 20 a 100 ηg.g-1 de materia seca (Jones y Zeevaart, 1980). Plantas de Boronia megastigma fueron expuestas a bajas tempera-turas y días cortos para promover su desarrollo floral; se encontró que la diferenciación de la yema floral estuvo asociada con disminución en la concentración de giberelinas e incrementos en las citocininas. Las giberelinas disminuyeron de 6.6 a 4.4 ηg.g-1 de materia seca y las citocininas (di – hidroxizeatina) se incrementaron de 23 a 30 ηg.g-1 de materia seca (Roberts et al., 1991).

Con base en lo anterior, en este trabajo se planteó el objetivo de determinar la variación en la concentración endógena hormonal por efecto del fotoperíodo y la temperatura en dos genotipos de cilantro.


Esta investigación se realizó en el período

de septiembre-diciembre de 1998 en la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, donde tres ambientes de producción (Factor A) y cuatro genotipos de cilantro (Factor B) fueron establecidos en un diseño experimental de bloques al azar con arreglo de tratamientos en parcelas divididas. Los niveles del Factor A (parcela grande) fueron: testigo o ambiente normal (Normal) con 18.1 °C de temperatura promedio y 11:55 horas de fotoperíodo, ambiente con incremento de temperatura (Temp) con 27.4 °C de temperatura promedio y mismo fotoperíodo y ambiente con fotoperiodo reducido en 3.0 horas (Foto) con 18.1 °C de temperatura promedio y 8:55 horas de fotoperíodo. Los niveles del Factor B (parcela chica) fueron: Criollo de Ramos (CR), Marroquí (MA), Sun Master (SM) y Slow Bolt (SB). Las dimensiones de la parcela grande fueron 6.5 m de longitud y 1.1 m de ancho, mientras que la parcela chica constó de 1.2 m de longitud y 1.1 m de ancho. Como parcela útil se consideraron tres metros lineales por tratamiento para realizar los muestreos de material vegetal que consistieron de hojas de la parte media de la planta en relación a su altura. Cada unidad experimental constó de


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seis surcos a 20 cm de separación entre ellos y un metro de longitud. La metodología fue la siguiente: 1. El terreno se barbecho, se aplicó estiércol (el equivalente a 40 ton ha-1) al voleo y se incorporó con un paso de rastra . Se formaron las camas de siembra con longitud de 19 m, ancho de 1.10 m y altura de 15 cm. 2. El sistema de riego fue por goteo (cintilla T-tape con goteros a 30 cm de separación entre ellos). Se regó cada tercer día por 3.5 horas. 3. La semilla, equivalente a 80 kg ha-1, se pesó en balanza granataria y fue depositada en sobres de papel. Se hicieron surcos de media pulgada de profundidad y se sembró a “chorrillo”, el 6 de septiembre de 1998, colocando la semilla de manera uniforme y se tapó con tierra. 4. Los microtúneles se colocaron al día siguiente de la siembra, los extremos de los arcos de alambrón se insertaron 20 cm en el suelo, con lo cual la altura de cada microtúnel fue de 70 cm. Sobre los arcos se colocaron las películas de polietileno (42 µ de espesor), se extendieron, se amarraron los extremos a una estaca clavada en el suelo y con hilo de rafia se fijaron las películas a los arcos de alambrón. 5. En el tratamiento Temperatura, el microtúnel fue cubierto con dos películas de polietileno transpa-rente. Dentro de éste, para el registro diario de temperatura se colocó un termómetro de máximas y mínimas. En el tratamiento Fotoperíodo, el microtúnel fue cubierto con dos películas de polietileno color negro. 6. En el tratamiento Temperatura la película estuvo colocada día y noche; en cambio, en aquellos donde el objetivo fue disminuir el fotoperíodo, la película se colocaba al oscurecer y se retiraba 3.0 horas después de la salida del sol. 7. Los microtúneles fueron retirados del experimento a los 70 días después de la siembra (dds), porque las plantas ya estaban en contacto con la película de polietileno.

Para la determinación de la concentración

endógena de giberelinas, citocininas y auxinas, se muestrearon hojas en plantas de cilantro iniciando a los 24 dds y continuando cada cinco días hasta completar cuatro muestreos. Las muestras se colocaron en bolsas de plástico, se congelaron en

refrigerador a –20 °C, y posteriormente fueron liofilizadas. Las muestras así preparadas, previamente pulverizadas, se colocaron en frascos de plástico y almacenadas en el congelador en espera de ser analizadas. De los tratamientos en estudio se muestrearon seis y fueron los siguientes:

1. Genotipo Marroquí (MA) sembrado en ambiente Normal.

2. Genotipo Marroquí (MA) sembrado en ambiente con incremento de temperatura (Temp).

3. Genotipo Marroquí (MA) sembrado en ambiente con reducción de fotoperíodo (Foto).

4. Genotipo Sun Master (SM) sembrado en ambiente Normal.

5. Genotipo Sun Master (SM) sembrado en ambiente con incremento de temperatura (Temp.).

6. Genotipo Sun Master (SM) sembrado en ambiente con reducción de fotoperíodo (Foto).

Determinación de Giberelinas

Extracción. El procedimiento seguido fue una modificación del método de Crozier et al. establecido en 1969. El metanol se empleó como solvente para una extracción adecuada de hormonas endógenas. Un gramo de muestra, liofilizada y pulverizada, se colocó en 50 cm-3 de metanol al 80 por ciento y se congeló durante toda la noche (12 horas, aproximadamente). Pasado este tiempo, se filtró el extracto a través de papel Whatman No.1; se volvió a congelar por dos horas en metanol al 100 por ciento repitiéndose este proceso, se evaporó el metanol del extracto en el evaporador rotatorio a una temperatura de 50 ºC.

Purificación. El primer paso permitió la obtención de hormonas en solución, a través de la separación de impurezas, empleando para ello una cápsula para preparación rápida de muestras (Florisil Cartridges, Waters Associates, Milford, Mass. EEUU).


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Los pasos realizados fueron los siguientes: a) Se insertó la cápsula de sílica gel en una jeringa (sin aguja). b) Se mojó la cápsula con cinco cm-3 de metanol al 100 por ciento. c) Se mojó dos veces con cinco cm-3 de ácido acético al 5 por ciento. d) Se suspendió la muestra con solución Buffer pH 3.0 (sol. A =28 g.l-1 de Na2 HPO4; sol. B=21.01 g.l-1 de ácido cítrico. Tomar 4.11 cm-3 de A y 15.89 cm-3 de B, aforando a 100 cm-3). e) Se montó la muestra en la cápsula. f) Elusión: Se atravesó la cápsula con 5 cm-3 de ácido acético al 5 por ciento eliminando el líquido resultante, se agregaron 5 cm-3 de agua destilada, eliminando el líquido resultante; se capturaron las hormonas en solución con metanol al 75 por ciento (unos 20 cm-3). Se evaporó el metanol de la solución de hormonas usando el evaporador rotatorio; el residuo se diluyó en acetona - metanol ( v/v ) y se desecó en baño maría.

El segundo paso para la purificación de giberelinas fue emplear la técnica de cromatografía de capa fina que consistió en pesar 35 g de sílica gel (GF254 tipo 60 de Merck) disueltos en 75 cm-3 de agua destilada, colocando dicho material sobre las placas de vidrio a un espesor de 0.3 mm, mediante un aparato previamente calibrado. Las placas se dejaron secar toda la noche y pasado este tiempo, se montaron las muestras diluidas en acetona - metanol, con ayuda de una micro pipeta pasteur. Las placas fueron reveladas en un tanque de vidrio con isopropanol:amoníaco:agua (10:1:1), durante un periodo de cuatro horas. Se trazaron 10 zonas longitudinales (paralelas a la zona de montaje de la muestra), las cuales constituyen los Rf, fueron raspados y colocados por separado en un tubo de centrífuga, agregando acetona - metanol a cada uno. Se centrifugaron dos veces durante dos minutos, guardando el sobrenadante en un tubo de ensaye por separado. El sobre-nadante fue evaporado en baño maría a 50 ºC, y el residuo diluido en acetona-metanol para su uso en el bioensayo.

Bioensayo del hipocótilo de lechuga. Este bioensayo constituyó una modificación del método de Frankland y Wareing en 1960. Consistió en

poner a germinar semillas de lechuga (Lactuca sativa L. cv. Great Lakes), en cajas petri con papel filtro humedecido en agua destilada, bajo luz continua por 24 horas, a 23 ºC. Se seleccionaron 10 semillas germinadas de modo uniforme para cada Rf y se colocaron en cajas petri pequeñas, conteniendo los Rf en solución (previamente evaporado en acetona-metanol) y 1 cm-3 de agua destilada. En otras cajas de petri se colocó 1 cm-3 de soluciones estándar de ácido giberélico, 10º, 10-1, 10-2 y 10-3 M, respectivamente; se espera un tiempo para dejar secar; además, a un control se agrega solamente 1 cm-3 de agua destilada. Las semillas se incubaron por 48 horas bajo luz continua, a 23 ºC. Se midió la longitud del hipocótilo de lechuga (mm) en las 10 semillas de cada caja petri.

Cuantificación. La cuantificación de giberelina libre presente en las muestras fue obtenida a través de la construcción de una curva de calibración, a partir de las soluciones estándar de ácido giberélico. Las medias significativas de los Rf fueron localizadas en dicha curva; la cantidad correspondiente se sumó y transformó a ng que equivalen al ácido giberélico por gramo de peso seco de las muestras. Para obtener la significancia de las medias se hizo un análisis estadístico que consistió en obtener una diferencia mínima significativa a partir de la media del control, a la que se le restó una sumatoria de rangos, multiplicada por un factor crítico, el cual fue obtenido de una tabla de permisiones de una sola clasificación; la cifra obtenida proporciona la diferencia entre totales a una significancia del uno por ciento. La diferencia es entonces dividida por N, para dar la diferencia mínima significativa (DMS). La expresión empleada por Ramírez (1979) fue:

DMS = x control - ΣR(FC) / N

Donde: ΣR = Sumatoria de rangos FC = Factor crítico N = Número de observaciones


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Determinación de Auxinas

Extracción. El procedimiento de extracción de auxinas fue igual que aquel utilizado para extraer giberelinas libres.

Purificación. El primer paso de purificación de auxinas permitió la obtención de hormonas en solución, a través de la separación de impurezas, empleando una cápsula para preparación rápida de muestras (Florisil Cartridges, Waters Associates, Milford, Mass. EEUU). Los pasos fueron los siguientes: 1.- Se acondicionó la cápsula dos veces con 5 cm3 de metanol 100 por ciento. 2.- Se agregaron 5 cm3 de agua destilada pH 3.0 3.- Se montó la muestra con agua destilada pH 3.0 4.- Se recuperaron las hormonas con cloroformo.

Se evaporó en evaporador rotatorio, con agua a 50 °C. El segundo paso del procedimiento de

purificación (cromatografía de capa fina) fue igual a lo realizado para giberelinas.

Bioensayo con segmentos de hipocótilo de trigo. 1. Consistió en poner a germinar por 48 horas semillas de trigo en un recipiente con arena de sílica humedecida con agua de llave. Se germinó en oscuridad. 2. Se preparó la siguiente solución: a) 3.4 g de K2HPO4 en 100 ml de agua destilada y b) 2.1 g de ácido cítrico en 100 ml de agua destilada. Para preparar la solución a agregar en las cajas petri, se separó de la solución “a” 10.3 ml y de la solución “b” 9.7 ml en 200 ml de agua destilada. Se agregó a cada caja petri 3.0 cm3 y se dejó secar. 3. En un cuarto iluminado con luz verde se cortaron con microtomo, segmentos de hipocótilo de cinco mm de longitud y se colocaron 10 en cada caja petri, se agregó un cm3 de agua destilada. 4. Se incubó en oscuridad por 24 horas y después se midió la longitud de cada hipocótilo. 5. Se colocaron por separado 10 segmentos de hipocótilos de trigo en caja petri por cada solución estándar de auxina (10º, 10-1, 10-2, 10-3) y control, para construir la curva de calibración.

Cuantificación. La cuantificación de auxinas presente en las muestras fue obtenida a través de

la construcción de una curva de calibración, a partir de las soluciones estándar de auxinas. Las medias significativas de los Rf fueron localizadas en dicha curva, y la cantidad correspondiente fueron sumadas y transformadas a ng que equivalen a la auxina por gramo de peso seco de las muestras. Para obtener la significancia de las medias se hizo un análisis estadístico, que consistió en obtener una diferencia mínima significativa a partir de la media del control, a la cual se le restó un factor crítico, que fue obtenido de una tabla de permisiones de una sola clasificación; la cifra obtenida proporcionó la diferencia entre totales a una significancia del uno por ciento. La expresión matemática usada fue:

DMS = FC – Xc Donde: DMS = Diferencia mínima significativa al 1 %. FC = Factor de corrección. Xc = Media del control.

Sí el valor del Rf fue mayor que el valor de

DMS la media fue significativa y la cantidad de auxina presente se determina en la curva de calibración. Al sumar el valor de cada Rf se obtuvo el total de auxina presente en la muestra. Determinación de Citocininas

Extracción. El procedimiento de extracción

de citocininas fue igual que aquel utilizado para extraer giberelinas libres y auxinas.

Purificación. El primer paso del procedimiento de purificación de citocininas permitió la obtención de hormonas en solución, a través de la separación de impurezas, empleando una cápsula para preparación rápida de muestras (Florisil Cartridges, Waters Associates, Milford, Mass. EEUU). Los pasos fueron los siguientes: 1. Se acondicionó la cápsula dos veces con 5 cm3 de metanol al 100 por ciento. 2. Se agregaron 5 cm3 de agua destilada pH 5.7 3- Se montó la muestra con agua destilada pH 5.7 4. Se lavó dos veces la cápsula con 5 cm3 de agua destilada pH 5.7 5. Se recuperaron las hormonas con metanol y agua destilada pH 5.7 con las siguientes


226

concentraciones: 10, 30, 50, 70 y 100 por ciento. Se evaporó en evaporador rotatorio con agua a 50 °C.

El segundo paso del procedimiento de purificación (cromatografía de capa fina) fue igual a lo realizado para giberelinas y auxinas.

Bioensayo con hojas cotiledonales de amaranto. 1. En cajas petri de 15 cm de diámetro con papel filtro, se pusieron a germinar en oscuridad semillas de amaranto por 72 horas. 2. En un cuarto iluminado con luz verde, se separó

la cubierta de la semilla, se cortaron las hojas cotiledonales y se colocaron 10 pares de ellas en cada caja petri, conteniendo los Rf en solución.

3. En oscuridad se incubaron por 24 horas. Posteriormente las hojas cotiledonales se colocaron en vasos de precipitado con agua destilada y se pusieron en el congelador por cuatro horas. Después de este tiempo, se sacaron los vasos del congelador y se pusieron en baño de agua caliente para descongelar con el fin de que las hojas suelten el color (citocininas). Se repitió lo anterior tres veces.

4. Se recuperó la solución y se leyó en el espectrofotómetro a densidad óptica de 542 y 620 nm.

Cuantificación. La cuantificación de citocininas presente en las muestras se obtuvo a través de la construcción de una curva de calibración de las soluciones estándar de citocininas. Las medias significativas de los Rf se localizaron en dicha curva, y las cantidades correspondientes fueron sumadas y transformadas a ng que equivalen a la citocinina por gramo de peso seco de las muestras. Las medias significativas fueron aquellas que superaron al testigo al leer en la densidad óptica de 542 y 620 nm.


Giberelinas

En la Figura 1 se observa que durante el período muestreado, la tendencia de las gibere-linas endógenas fue ascendente tanto entre

genotipos como en los ambientes de producción. Esta tendencia coincide con la encontrada por Brown y Menary (1994) al trabajar con Tanacetum cincerariaefolium y con Jones y Zeevaart (1980) al trabajar con Agrostema githago, aunque se contrapone con la encontrada por Roberts et al. (1991) al trabajar con Boronia megastigma y con Lee et al. (1998) al trabajar con sorgo. Las primeras son plantas de día largo y las segundas son plantas de día corto; con esto, aún y cuando la literatura no lo consigna, es posible que el cilantro sea planta de día largo.

Por otra parte, el efecto por incremento de temperatura, parece no depender del genotipo, ya que tanto en el genotipo Marroquí como en el Sun Master, se incrementó la concentración de giberelinas (2.69 y 2.19 ηg.g-1ms) durante el periodo muestreado, al compararse a la concen-tración de esta hormona encontrada en plantas creciendo en ambiente normal (1.39 y 1.69 ηg.g-

1ms); es decir, un incremento en la concentración de giberelinas endógenas del 93.5 y 29.5 por ciento en el genotipo Marroquí y Sun Master, respectivamente. El incremento en la concentra-ción de este fitoregulador, resultó en cuatro y cinco días de adelanto en el punteamiento de plantas de cilantro (Cuadro 1); con lo cual, se corroboró lo citado por Taiz y Zeiger (1991), Gutiérrez y Larqué (1996) y por Arshad y Frankenberger (1998), quienes citaron que los fitoreguladores están involucrados en el control del crecimiento y la diferenciación.

Figura 1. Variación en la concentración endógena de giberelinas por efecto del ambiente de producción en los genotipos Marroquí (MA) y Sun Master (SM).

0

1

2

34

5

6

7

8

24 29 34 39

Días después de siembra

Gib

erel

inas

, ng.

gms-1

NormalMA TempMA FotoMA

NormalSM TempSM FotoSM


227

Cuadro 1. Días a punteo en cilantro por efecto de la temperatura y del fotoperíodo.

Ambiente Genotipo Días a punteamiento

Marroquí 81±1.73 Normal Sun Master 82±1.00 Marroquí 77±1.00 Incremento de

temperatura Sun Master 77±1.00 Marroquí 95±1.00 Reducción del

fotoperíodo Sun Master 98±1.00

Con respecto al efecto por reducción del fotoperíodo, en la Figura 1 los resultados indicaron que al inicio del período muestreado hay una disminución en la concentración de giberelinas endógenas al pasar de 1.12 y 0.66 ηg.g-1 en el ambiente normal, a 0.22 y 0.12 ηg.g-1 en el ambiente con reducción del fotoperíodo, en los genotipos MA y SM, respectivamente; es decir, aproximadamente un valor inferior en un 80 por ciento en la concentración de giberelinas endógenas en ambos genotipos. Esta reducción resultó en que las plantas de cilantro de los genotipos MA y SM, retrasaron su punteamiento en 14 y 16 días, respectivamente (Cuadro 1). Estos resultados coinciden con los reportados por Davies et al. (1986) y por Rood et al. (1986) quienes reportaron que al reducir el fotoperíodo se reducen los niveles de giberelinas en la mayoría de las plantas de día largo; mismo caso, que parece ser el del cilantro.

Las concentraciones de giberelinas reportadas en este trabajo son muy similares a las reportadas por Roberts et al. (1991), quienes al trabajar con Boronia megastigma reportaron concentraciones de 6.6 y 4.4 ηg.g-1; en cambio, varían considerablemente a los valores reportados por Brown y Menary (1994), quienes citaron concentraciones entre 30 y 70 ηg.g-1 en Tanacetum cincerariaefolium y por los reportados por Jones y Zeevaart (1980) quienes en Agrostema githago reportaron valores entre 20 y 100 ηg.g-1 en plantas bajo condiciones inductivas para floración. Auxinas

Al analizar el período muestreado (Figura 2) se observa que la tendencia en la concentración

de auxinas endógenas (AIA) fue descendente tanto entre genotipos como entre ambientes de producción. Esta tendencia, coincide con la reportada por Brown y Menary (1994) para Tanacetum cincerariaefolium en plantas inducidas a floración. Al revisar el efecto del incremento en temperatura, se observó que la concentración de AIA fue mayor en las plantas creciendo en este ambiente, en comparación con aquellas que crecieron en ambiente normal. En el primer caso, las concentraciones promedio fueron de 4.22 y 2.99 ηg.g-1 en los genotipos MA y SM, respectivamente; en cambio, en el ambiente normal fueron de 1.26 y 1.79 ηg.g-1 para los mismos genotipos. La mayor concentración de AIA en plantas de cilantro creciendo en ambientes donde se incremento la temperatura, no le ayudó a estas plantas a retrazar el punteamiento (Cuadro 1) probablemente, porque también se incremen-taron las concentraciones de giberelinas; lo cual, hizo que predominaran los procesos de diferenciación sobre los procesos de crecimiento vegetativo.

Figura 2. Variación en la concentración endógena de auxinas por efecto del ambiente de producción en los genotipos Marroquí (MA) y Sun Master (SM).

En relación al efecto por reducción del

fotoperíodo, en la Figura 2 se observa que a los 24 dds la concentración de AIA fue mayor en un 99.5 y 79.8 por ciento en los genotipos MA y SM, respectivamente, en comparación con la concentración de AIA en plantas creciendo en ambiente normal. La mayor concentración de AIA en plantas de cilantro creciendo en ambientes donde se disminuyó el fotoperíodo, le ayudó a

0

1

2

3

4

5

6

7

24 29 34 39


Aux

inas

, ng.

gms-1




228

estas plantas a retrasar el punteamiento (Cuadro 1) probablemente, porque las giberelinas dismi-nuyeron su concentración en este mismo periodo; lo cual, hizo que predominaran los procesos de crecimiento vegetativo sobre los procesos de diferenciación. Los valores de AIA reportados en este trabajo difieren considerable-mente a los citados para Tanacetum cincerariaefolium en plantas inducidas a floración con niveles que variaron de 180 a 190 ηg.g-1. Citocininas

Durante el período muestreado, la tendencia de las citocininas endógenas fue ascendente, tanto entre genotipos como entre ambientes de producción (Figura 3). Esta tendencia, coincide con la citada por Brown y Menary (1994) y por Roberts et al. (1991) quienes al trabajar con Tanacetum cincerariaefolium y Beronia megastigma, observaron el mismo comportamiento. Al considerar que tanto entre genotipos como entre ambientes de producción, el comportamiento ascendente de las citocininas es muy homogéneo así como los valores similares en cada fecha de muestreo (por ejemplo valores de 0.0022 a 0.0014 ηg.g-1 a los 24 dds), hace pensar que en el caso del cilantro, es probable que las citocininas endógenas no tengan participación activa en la inducción o retrazo en los días a punteamiento. Esto, se apoya en lo citado por Brown y Menary (1994) quienes reportaron que en la concentración de citocininas no hubo diferencias significativas entre plantas inducidas y no inducidas. Estos autores reportaron valores entre 14.3 y 29.5 ηg.g-1 y variaron considerablemente a los valores reportados en este trabajo que fue de 0.0012 a 0.0026 ηg.g-1.

CONCLUSIONES

Durante la diferenciación floral, la concentración de giberelinas y citocininas endógenas mostraron tendencia creciente; en cambio, las auxinas disminuyeron. Con el incremento de temperatura se incrementaron las giberelinas y las citocininas y se adelantó el punteamiento. Con la reducción del fotoperíodo se

incrementaron las auxinas y se retrazo el punteamiento. La concentración de giberelinas y auxinas se incrementó en mayor proporción en el genotipo Marroquí (93.5 y 238 %) que en el Sun Master (29.5 y 67 %), por el incremento de temperatura. La concentración de estas hormonas por reducción del fotoperíodo se incremento entre 80 y 100 por ciento en ambos genotipos. La concentración de citocininas en los genotipos Marroquí y Sun Master fue afectada de manera similar por el incremento de temperatura y por la reducción del fotoperíodo.

Figura 3. Variación en la concentración endógena de citocininas por efecto del ambiente de producción en los genotipos Marroquí (MA) y Sun Master (SM).

LITERATURA CITADA

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Jones, M.G. and J. A. D. Zeevaart. 1980. Gibberellins and the photoperiodic control of stem elongation in

0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0.003

24 29 34 39


Cito

cini

nas,

ng.

gms-

1




229

the long day plant Agrostemma githago L. Planta 149: 269 – 273.

Lee, I.J., K.R. Foster and P.W. Morgan. 1998. Photoperiod control of gibberellin levels and flowering in sorghum. Plant Physiology, 116: 1003 – 1011.

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Roberts, N. J.; R. C. Menary and P. J. Hofman. 1991. Plant growth substances in Boronia megastigma Nees. during flowering. Journal of Horticultural Science, 66 (3): 327 – 334.

Rood, S.B.; K. M. Larsen; L. N. Mander; H. Abe and R. P. Pharis. 1986. Identification of endogenous gibberellins from sorghum. Plant Physiology, 82: 332 – 332.

Taiz, I. and E. Zeiger.1991. Plant physiology. The Benjamin/Cummings Publishing Co. Inc. Redwood City, Cal., U.S.A.

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Yañez R., J. N. 1988. Notas del curso: Producción de Hortalizas II. Departamento de Horticultura, UAAAN. Saltillo, Coahuila.


231

AUTOMATIZACIÓN ECONÓMICA DE UN SISTEMA DE RIEGO LOCALIZADO APLICADO EN EL CULTIVO DE SANDÍA (Citrillus vulgaris, Schard)

Cheap Automation of a Localized Irrigation System Applied to a Watermelon (Citrillus vulgaris, Schard)

Abel Román López1, Segundo Felipe Mendoza Moreno1 e Ignacio Sánchez Cohen1

1CENID–RASPA, INIFAP–SAGARPA, margen der. Canal Sacramento km 6+500, Gómez Palacio, Dgo. Méx.

C.P. 35140. E-mail: [email protected]

RESUMEN

En este documento se presenta una forma simple, económica y funcional de automatizar un sistema de riego de baja presión que incluye un electronivel de agua instalado dentro de un tanque evaporímetro tipo “A”, que controla la bomba y válvulas solenoide.

La automatización del riego se implementó durante el ciclo del cultivo de sandia y el agua y los fertilizantes se proporcionaron mediante el sistema de baja presión (goteo-cintilla) bajo condi-ciones de acolchado plástico. La lámina de riego se calculó por medio de coeficientes de cultivo 20 y 30 por ciento de trasplante a fructificación, y de 55 a 60 por ciento desde fructificación a cosecha en dos tratamientos, y el control del volumen de agua aplicado se logró por medio de dos unidades de control auxiliar para el flujo y presión del agua respectivamente.

El control automático del volumen de agua ocurrió durante los días 72 a 97 después de la plantación, y fue muy parecido al del control manual antes del día 72 y después del día 97. se compararon estadísticamente los datos de control manual y automático. La lámina total de agua estimada con datos de evaporación fue de 408.4 y 344.6 mm en ambos tratamientos y la lámina total aplicada fue de 388.8 y 326.3 mm respectiva-mente. El rendimiento del cultivo fue de 30.8 y 22.6 ton ha-1 en los tratamientos sin acolchado, en contraste los rendimientos del cultivo en las parcelas acolchadas se obtuvieron rangos de 48.8 a 56.5 ton ha-1 con coeficiente de cultivo de 0.6 mientras que para la tasa de riego más baja de 36.9 a 41.2 ton ha-1. La correlación y covarianza entre la demanda total de agua y la aplicada fueron altamente significativas en ambos casos (manual y automatizado); eso significa que los

volúmenes del riego automatizado se aplicaron adecuadamente los resultados apoyan el uso de la automatización del riego no sólo para la producción de cultivos, sino también para la investigación científica. En términos de costos la inversión en este procedimiento es sólo del 10 por ciento de un método de programación computarizada y se puede ejecutar como un sistema semiexperto en el manejo del riego. Palabras clave: Electronivel, tanque evaporímetro, niveles de agua aplicada, uso consuntivo.

SUMMARY

A simple, economic and functional way to automate a low-pressure irrigation system is presented in this paper. It include an electronic water level sensor installed into a pan evaporimeter type A which controls activation of the pump and solenoid valves.

Irrigation automatization was developed during a watermelon crop season. Water and fertilizer were supplied with a low-pressure (drip and tape) system under several conditions of plastic mulching. Irrigation water depth was calculated using a crop coefficient of 0.20 and 0.30 from planting to flowering, of 0.55 and 0.6 from flowering to harvest in both treatments. Control of volume was attained using two auxiliary control units, for water pressure and volume flow respectively. Automatic control of water volume occurred during days 72 to 97 after planting and was very similar to that of manual control before day 72 and after day 97. Manual control data and automatic control data were statistically compared. Total water depth as estimated with evaporation data was 408.4 and 344.6 mm in both treatments


232

as crop coefficients while actual depth was 388.8 and 326.3 mm respectively. Crop yield was 30.8 and 22.6 tons per hectare in no mulching treatments. In contrast, crop yields in mulched plots ranged from 48.8 tons 56.5 tons per hectare using 0.60 as a crop coefficient value while 36.9 tons, 41.2 tons per hectare in the lower irrigation rate. Correlation and covariance between total water demand and total applied water were high and significant in both, manual and automated irrigations. This These results support the possibility to use automatization of irrigation not only for crop production but also for scientific research purposes. In terms of costs, the investment in this procedure is only 10 percent of a computer programming method and it may perform as a semi-expert system in irrigation management. Key words: Electronic level sensor, pan Evaporimeter, Irrigation water depth, crop water requirements.

INTRODUCCIÓN

En México y algunas partes del mundo como en los EUA los resultados de investigación en hortalizas y frutales con sistemas de riego por goteo respaldan su automatización como alternativa viable para mejorarlos.

El riego automatizado en sistemas de goteo es el que más se ha estado aplicando y/o comentado antes del 2000; así por ejemplo en los EUA, Jensen (1983) y en México Luna (1992), mencionan que se han utilizado sensores de humedad en el suelo, electro niveles en tanques de evaporación que determinan el momento del riego y accionan la automatización.

Posteriormente, Román (1994), mediante una visita de entrenamiento en la Universidad de New Mexico, EUA, menciona que en dicha institución están aplicando la automatización en riego por goteo mediante computadora que acciona un controlador casero de interfase CP–290, X–10, que son utilizados en las residencias para el encendido y apagado de aparatos electrodomésticos y luces mediante programación horaria, con capacidad para 256 estaciones; el dispositivo controla la operación de válvulas solenoide y electro bombas que interaccionan el

riego conformado como un sistema experto en el que el paquete computacional denominado “XERIG-ATE” calcula la evapotranspiración (Et) del cultivo mediante la obtención de datos vía “MODEM” de una estación climatológica automati-zada, que al acumular la (Et) determinada para el cultivo, el riego es accionado automáticamente (sistema experto).

En 1997 se compiló un documento o memoria para cursos de capacitación, en el Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en la Relación Agua–Suelo–Planta–Atmósfera (CENID–RASPA), en dicho documento Román (1997) proporciona la manera de cómo se constituye una automatización en riego por goteo en el capítulo I, correspondiente a “Generalidades sobre el riego por goteo y su automatización”.

Basados en lo anterior Román (1994 y 1997), y Durán (2000); aplicaron la automatización del riego por goteo utilizando el controlador de interfase casero CP–290, X–10, en hortalizas, maíz y sábila respectivamente, el primero con intención de adquirir el “XERIGATE” que utiliza la metodología de evapotranspiración de Heargraves (1987) citado por Heargraves y Samani (1991); en ambos experimentos se procedió a estimar el riego conforme al método del tanque evaporímetro tipo “A”, de manera manual se hacían los cálculos de acuerdo a datos de evaporación de una semana anterior, para posteriormente programar al autómata y que la semana siguiente se dieran los riegos diarios.

Fundamentado en los planteamientos anteriores, esta actividad de automatizar el riego se implementó dentro del subproyecto “Interacción agua–nutrimientos–energía en la producción de sandía con ferti-riego de goteo–cintilla, automa-tizado y acolchados plásticos” a su vez todo formando parte del proyecto nacional de Ingeniería del Aprovechamiento del Agua, apoyado con fondos federales.


Con respecto al método del tanque

evaporímetro tipo “A”, Quiñónez (1997) comenta que la mayor parte del agua aplicada a los cultivos para su desarrollo es transferida a la atmósfera a


233

través de sus tejidos y de la evaporación directa del suelo. A la combinación de los dos procesos se les llama evapotranspiración o uso consuntivo (UC); en la actualidad se han desarrollado una cantidad considerable de métodos para su estimación y en este trabajo se adoptó el de tanque evaporímetro por ser práctico y adecuado para la implementación de un electronivel para el control de riegos.

El consumo de agua (UC) se estima multiplicando la evaporación (Ev) diaria observada en mm dia-1 por un coeficiente experimental de tanque (K) adimensional y que se encuentra normalmente en tablas para diversos cultivos, o puede ser proporcionado por un campo agrícola regional; dicho valor aun para una misma plantación varia conforme al ciclo del cultivo. En el Cuadro 1 se consideraron los siguientes (K) para sandía con base en resultados de investigación recientes en el CENID–RASPA.

Cuadro1. Niveles de riego proporcionados al cultivo de sandía en el CENID– RASPA. 2001

Niveles % de Ev 1ª etapa*

% de Ev 2ª etapa**

1 20 55 2 30 60

*de trasplante a inicio de fructificación **de inicio de fructificación a cosecha

Se procedió a regar conforme a la evaporación observada en el tanque del día anterior, y afectando los coeficientes se obtiene el respectivo uso consuntivo o lámina de riego (LUC) a reponer por los goteros que influencian el área a irrigar.

Conforme al sistema de riego goteo–cintilla

proyectado, el área a irrigar por un gotero es de 0.20mX5m o sea, 1.0 m2 la cual multiplicada por la lámina de riego se obtiene el volumen de agua a aplicar que dividido entre el caudal del gotero en (LPH) se obtienen las horas de riego de reposición, se procedió conforme al siguiente cálculo en cada punto de control de presión denominado unidad de control auxiliar (UCA).

QgALUCUCATR *)2,1(, = .......... (1)

Donde: TR, UCA (1, 2) = Tiempo de riego en UCAs 1, 2 en (seg.) LUC = Uso consuntivo diario o lámina de riego a reponer (m) A = Área de riego del gotero (m2) Qg = Caudal del gotero (m3 seg -1)

El uso de la expresión (1) es aplicable para

los riegos de reposición (TR, UCA (1, 2)) el cual se convierte a horas, para el riego de establecimiento se irriga de manera intensiva de 25 a 30 horas continuas; para dar la franja de humedecimiento para trasplante entre 30 y 40 cm de ancho en suelo migajón arcilloso. Por cuestiones de jornal de ocho horas entre los días 1–3 fue posible; posteriormente se continúa el riego diario conforme a la expresión (1) hasta que el cultivo trasplantado se afiance lográndose hasta el día 17 a partir del mismo se comienzan a dar los dos niveles planteados. La automatización se estableció hasta los 72 días, momento en el cual ya se tiene máxima demanda de agua y se aplica el riego cuando se acumulen 11 mm de evaporación, afectando dicho valor por un 60 por ciento, el volumen más crítico a reponer que es de 0.011m*0.7*1 m2 = 0.0077 m3 = 7.7 l. el tiempo de riego que la automatización debería de dar es de 7.7 litros dividido entre 0.623 lph = 12.36 h. donde 0.623 lph es el caudal del gotero para el nivel de riego 1, el 2 se condicionaba al mismo tiempo de riego, operándolo a menos presión, con dicho tiempo en el evaporímetro donde se colocó el electronivel también se colocaron dos goteros, y los sensores del electronivel se abrieron a 11 mm de separación, con el diámetro interior del tanque de 1.21m se obtiene que el volumen de agua entre dicha separación es de 12.65 litros, dividiendo el volumen entre el tiempo (12.65 l / 12.36 h), se obtiene un caudal de 1.0235 lph que los dos emisores deben de proporcionar al tanque para recuperar el volumen evaporado, al recuperarse éste, se para el riego automáticamente, y consecuentemente se inicia el ciclo de automa-tización.

Un croquis de la automatización instalada se muestra en la Figura 1.


234

24VAC 24VAC VS TCV VS 15m 440 VAC bomba electronivel TCE 120 VAC 13m ARR Estanque Tanque evaporímetro 120VAC 300m 15m CCC cable 12 Línea con 2 goteros sensores del 16m (-) + + electronivel Controlador

20cm 15mm

Caseta de control Tanque Evaporímetro DETALLES SIMBOLOGÍA : TCV = Registro cables para válv. solenoide TCE= Registro cables del electronivel CCC= Caja registro de todo el cable en campo del controlador ARR= Arrancador de bomba VS= Válvula solenoide VAC= Voltaje corriente alterna

BOTONES DEL CONTROLADOR

2 Perillas posicionadoras de Válvulas Solenoide (Vs1,Vs2) 3 Interruptores tipo licuadora, B = bomba (Vs1,Vs2,B) Figura 1. Instalación típica del sistema de automatización en cultivo de sandía con riego por goteo-cintilla, y acolchados plásticos en el CENID–RASPA. 2001

En la figura anterior se muestra el esquema

del cableado eléctrico del sistema de automatización que intercepta los registros y controles respectivos para su operación, el controlador se encuentra en la caseta y es alimentado con 120 VAC, en la caja de control de

campo (CCC) antes de entrar a las parcelas de cultivo, cuenta con bobinas “relay” para intercambiar corrientes, transformadores 120/24 VAC y un contador digital electrónico que contabiliza las veces que opera la bomba de manera automática, de ahí sale la corriente con 24

M OFF A M OFF A FOCOS On Off Vs1 Vs2 Vs1 Vs2 B


235

VAC para la caja de toma corriente de válvulas (TCV), así como para el registro toma corriente del evaporímetro (TCE) con 120 VAC de donde se alimenta el electronivel, ambas dentro de las parcelas, una tensión de 120 VAC es dirigida desde la caja (ccc) hacia la bomba a 320 m de longitud para accionar una bobina “relay” de 120/440 VAC para el encendido y apagado de la bomba.

En la misma figura se esquematizan los botones o interruptores del controlador para su operación, así como tres focos para visualizar cuando esté prendido o apagado el sistema; lo anterior se puede hacer funcionar de las siguientes maneras:

Automático. Si se quiere regar auto-

máticamente, se giran las perillas (Vs1,Vs2) hasta que apunten las posición en la letra “A”, entonces tanto válvulas solenoide como motobomba funcionan, y se encienden sus focos cuando el nivel de agua en el tanque evaporímetro descienda al nivel inferior y ya no moje al sensor más bajo del cilindro interno del tanque. Cuando el nivel de agua ascienda y entre en contacto con el sensor más alto, dejarán de funcionar válvulas y bomba, y se apagarán también sus focos. En la Figura 1 se observa también que dentro del tanque se instalan suspendidos dos emisores que recuperan el nivel de agua perdida por la evaporación del mismo que es la fijada entre los dos sensores, El uso del tanque evaporímetro “A” In–situ también actúa como sensor de lluvia, no permitiendo que el riego se active en caso de ocurrir.

Semi-automático. Si se quiere operar de manera semiautomática, se giran las perillas a “M” y enseguida se accionan los interruptores tipo licuadora en la posición “on” y comienzan a trabajar bomba y válvulas solenoide y focos encendidos; cuando se quiere apagar el sistema se regresan los interruptores a “off”, se apagan los focos, no se mueven las perillas si es que así se va seguir operando el sistema. Aquí no interacciona el electronivel.

Manual. Si se quiere operar manualmente el sistema, entonces las perillas e interruptores de las válvulas (Vs1,Vs2) deben estar en la posición “off” y el interruptor de la bomba en “on”; sólo se

encenderá el foco de la bomba, obviamente antes de dicha acción se abrirán las válvulas manuales que están en “by-pass” con las válvulas solenoide. Cuando el sistema se desee apagar sólo se deberá mover el interruptor de la bomba a “off”; cabe aclarar que aquí tampoco interacciona el electronivel.


Las estimaciones de láminas uso consun-tivo (LUC) fueron de 408.4 mm y 344.6mm, se aplicaron realmente (LRA) 388.8 mm y 326.3 mm con el sistema de riego, obteniéndose rendi-mientos de sandía de 30.8 y 22.6 ton ha-1 con goteo y sin acolchar, de (48.8 a 56.5 ton ha-1) y (36.9 a 41.2 ton ha-1) con goteo y acolchado plástico de colores; dichos rendimientos se obtuvieron para los niveles de agua probados correspondiendo los más bajos a la lámina menor aplicada (LRA) de 326.3 mm.

En base a la bitácora se presentan las gráficas de comportamiento, del consumo de agua total del cultivo (UCA1LUC, UCA2LUC) y lámina de riego total aplicada (UCA1LRA, UCA2LRA) en las Figuras 2 y 3 se puede observar una buena afinidad o correspondencia entre lo estimado (LUC) y lo realmente aplicado (LRA), dicho comportamiento afín se conservo aun cuando la automatización fue utilizada durante los días 72 a 97 como se puede ver en la Figura 3. Con la finalidad de dar una respuesta al empirismo observado que lo valide estadísticamente y que permita avalar la automatización del riego se correlacionaron linealmente lo estimado y real, y mediante su covarianza avalar dicha relación; dichos parámetros estadísticos se muestran a continuación.

Cuadro 2. Correlación (R) y covarianza (Cv) entre datos estimados (UCA1, 2, LUC) y reales (UCA1, 2, LRA) CENID-RASPA, p-v 2001.

Parámetro estadístico

En todo el ciclo del cultivo

Durante la automatización

R (UCA1LUC,UCA1LRA) 0.99 0.99 R (UCA2LUC,UCA2LRA) 0.996 0.9957 Cv (UCA1LUC,UCA1LRA) 14813.5 1340.44 Cv (UCA2LUC,UCA2LRA) 10342.33 1065.398


236

0

100

200

300

400

500

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105

Período vegetativo observado (días)

Lám

ina

(mm

)

UCA 1 LRA UCA 2 LRAUCA 1 LUC UCA 2 LUC

Figura 2. Relación riego aplicado (LRA) contra uso consuntivo (LUC) en el cultivo de sandía durante todo el ciclo del cultivo, CENID-RASPA, p-v 2001.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

72 77 82 87 92 97 Período vegetativo observado (días)

Lám

ina

(mm

)

UCA 1 LRA UCA 2 LRA

UCA1 LUC UCA2 LUC

Figura 3. Relación riego aplicado (LRA) contra uso consuntivo (LUC) en el cultivo de sandía durante la automatización en el ciclo del cultivo, CENID-RASPA, p-v 2001.

La correlación en todos los casos es muy buena, ya que su valor muy próximo a la unidad indica que las variables están muy relacionadas linealmente; al graficar los datos en un cuadrante se ajustan a una recta, la covarianza indica una mayor dependencia lineal de lo real con lo estimado. Durante la automatización se conservan el mismo patrón de dependencia lineal y correlación, ahí donde el tiempo de riego fue dado automáticamente de acuerdo a las necesidades climáticas del lugar, por lo que se puede concluir que es factible de implementar y operar conforme a los procedimientos manuales establecidos.

Los valores absolutos positivos de las covarianzas indican una gran dependencia lineal

de los valores reales con los estimados y que tanto en lo manual y en lo automatizado avalan su uso.

CONCLUSIONES

La automatización del riego localizado de

goteo, debe contemplar filtros de retrolavado automático

Una vez determinados los emisores que recuperen el agua evaporada del evaporó metro, éstos se deben calibrar hasta aproximar el tiempo de riego debido a que existe un proceso de evaporación durante la reposición.

El objetivo de crear una automatización económica fue cumplido, ya que su costo incluyendo la instalación fue de nueve mil 775 pesos, con dicha cantidad lo que pudiera haberse comprado es quizás un autómata programable X-10 que requiere equipo de cómputo, y además conseguir quien lo importe, se proporciona ficha tecnológica de este documento en la siguiente pagina .

LITERATURA CITADA

Durán B. S. 2000 Efecto del acolchado plástico fuente de fertilización nitrogenada y dosis de composta orgánica en el crecimiento y desarrollo de sábila (Aloe Barbadensis Miller) con riego por goteo automatizado. Tesis profesional para obtener titulo de Ingeniero Agrónomo en sistemas agrícolas de zonas áridas, URUZA – UACH. Bermejillo, Dgo. 190 p.

Hargreaves, G.H. and Z.A. Samami.(1991) programa-ción del riego. Manual bilingüe, publicado y distribuido por Edith P.O. Box 208, Las Cruces, NM. 88001 EE.UU.

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Román L., A. 1994 Informe de la visita realizada a la Universidad del Estado de N.M. EE.UU. CENID-RASPA, SARH-INIFAP, Exp. Archivo.

Román L., A. 1997 Generalidades sobre el riego por goteo y su automatización, memorias para curso de riego por goteo y su automatización, editado por el CENID – RASPA, Gómez Palacio, Dgo. Méx. 126 p.

Román L., A. 1997 Automatización del riego con cintilla de goteo en el cultivo de maíz, publicación especial 25 aniversario del CENID – RASPA, Gómez Palacio, Dgo. Méx. , junio de 1997.

FICHA DE IDENTIFICACIÓN DE TECNOLOGÍA

DISPONIBLE

1. Nombre de la especie producto y/o disciplina Automatización económica de un sistema de riego localizado, aplicado en el cultivo de sandía 2. Componente tecnológico de alto impacto y de uso inmediato Aplicación automática de los riegos sobre la base del método del tanque evaporímetro tipo “A” 3. Problema a resolver con la tecnología propuesta Reducción significativa en los costos de implementación de la automatización de un sistema de riego localizado.

4. Recomendación para el uso de la tecnología propuesta La automatización de sistemas de riego presurizado localizados (goteo o micro asper-sión) no se ha generalizado en el país, existen regiones exportadoras como Culiacán y Mochis, Sinaloa, donde sí es redituable hacerlo, pero en una gran mayoría del país, sus costos, problemas de importación de componentes o circuitos desmotivan su adquisición; en este caso los componentes propuestos son sencillos, fáciles de adquirir y de diseñar e instalar por un técnico en electrónica con experiencia. 5. Ámbito de aplicación para el uso de la tecnología propuesta En los sistemas de riego localizado, goteo en hortalizas, micro aspersión en frutales del país, para investigación y a nivel comercial. 6. Disponibilidad del insumo Los elementos primordiales de esta automatización sencilla, económica y funcional son: electronivel, bobinas y contador digital electrónico; el primero se coloca en un tanque evaporímetro tipo “A” en las inmediaciones del cultivo, los demás componentes se compilan en dos cajas metálicas tipo registro eléctrico; la primera en campo con bobinas y el contador digital, la segunda que constituye un controlador con bobinas en circuito, perillas giratorias y botones tipo licuadora. Para manipular su funcionamiento automático, semi-automático y manual se ubica en una oficina, todos los componentes unidos por una red de cable eléctrico. 7. Costo estimado de la tecnología La creación e instalación de la automatización descrita en el punto 6, tuvo un costo de $9775; con dicha cantidad lo que se pudiera haber adquirido es un autómata programable que requiere de equipo de cómputo para su programación horaria. 8. Resultados esperados La automatización se aplicó en el cultivo de sandía ferti-irrigada con goteo–cintilla y acolchados plásticos de colores, se proporcionaron dos niveles de riego; en el mejor tratamiento se aplicó una lámina de riego de 38.9 cm obteniéndose rendimientos de 30.8 ton ha-1 sin acolchar y 56.5 ton ha-1 con acolchado azul. En el nivel 2 que

CAJA DE CAMPO

EVAPORÍMETRO CON ELECTRONIVEL

CONTROLADOR


238

consistió en aplicar el agua con 30 y 60 por ciento en dos etapas del ciclo del cultivo. 9. Impacto del uso de la tecnología El impacto de esta tecnología de automatización sencilla, económica y funcional es motivar a los productores e investigadores del país a implemen-tarlos debido a su bajo costo, para que de esta manera mejorar la operativa del riego de sus sistemas localizados. 10. Información adicional Para el caso aplicado, sandía, la fertirrigación con goteo–cintilla superficial y acolchados, se logra un ahorro de agua del 60 por ciento e incrementos en producción de 105.5 por ciento con acolchado

azul y de 12 por ciento sin acolchar, la automatización mejoro la operativa resolviendo problemas de mano de obra.

Para la adopción de dicha tecnología se

puede recurrir a través del INIFAP – SAGARPA, al CENID – RASPA con: MC. Abel Román López / ING. Segundo F. Mendoza Moreno investigadores del CENID – RASPA; INIFAP – SAGARPA. Km 6 + 500, margen derecho del canal Sacramento. Poblado las Huertas, Mpio. de Gómez Palacio Dgo. CP. 35080. Tels. y Fax: (01-871) 719-1076, 719-1077 y 719-1134.E-mail: [email protected]


239

NIVEL CRÍTICO DEL AGUA EN EL SUELO PARA DECIDIR LA SIEMBRA EN AGRICULTURA DE ZONAS ÁRIDAS

Critical Soil Water Level to Decided the Planting Date in the Agriculture of Arid Zones

José Dimas López-Martínez1 y Ricardo D. Valdez Cepeda2

1Universidad Juárez del Estado de Durango. Facultad de Agricultura y Zootecnia. Apdo. Postal 1-142. CP 35000. Gómez Palacio,

Dgo. México. E-mail:[email protected] 2Universidad Autónoma Chapingo. Centro Regional Universitario Centro Norte. MCDRR. Apartado Postal 196.

CP 98001, Zacatecas, Zac. México. E-mail: [email protected]

RESUMEN

Al tomar en consideración que la evapo-transpiración potencial generalmente excede a la lluvia que se presenta durante la estación de crecimiento de cultivos anuales y el que una anormalidad negativa puede ocurrir, a menos que se almacene agua en el suelo en cantidad suficiente para satisfacer la demanda hídrica del cultivo antes de que se siembre, es apreciable que la cantidad de agua almacenada en el suelo al momento de la siembra es un factor crítico para el éxito en los sistemas agrícolas de secano. Con base en este supuesto, el objetivo principal en esta investigación fue determinar si la prueba de χ2 es una herramienta valiosa, al tomar en cuenta la cantidad de agua que se almacena en el suelo hasta una profundidad de 60 cm en un determinado momento, para tomar la decisión de sembrar o no. En este sentido se tomó en cuenta una base de datos, sobre la cantidad de agua almacenada en el suelo al momento de la siembra y los rendimientos de grano de maíz, producto de cuatro experimentos realizados durante 1995 y 1996 en el ejido Francisco Villa, Durango, México, para efectuar una serie de pruebas de χ2. Se consideró un rendimiento mínimo de 1000 kg ha-1; 8.34 cm de agua almacenada en el suelo (0-30 cm) fue el nivel definido como crítico para los genotipos de maíz ‘Blanco Hualauises’ y ‘H-412’. La Prueba de interacción χ2 demostró ser una buena herramienta para determinar el nivel crítico de agua almacenada en el suelo al momento de la siembra para asegurar que el sistema de agricultura de secano fue exitoso en 92 por ciento de los casos con rendimientos de grano en maíz mayores a 1000 kg ha-1. Palabras clave: Genotipos, prueba de interacción

χ2, rendimiento de grano. SUMMARY

By taking under consideration that potential

evapotranspiration normally exceeds the growing season rainfall and that a water shortage can occur unless a reserve of soil water is stored before the crop is planted, it can be concluded that the amount of stored soil water at sowing time is a critical factor in the success of dry land cropping systems. The main aim of this investigation was to know if interaction χ2 test is a valuable tool, when taking into account stored soil (0-60 cm depth) water at sowing time and maize grain yield, in making decision for sowing or not sowing at a given time. Data on the amount of soil water at sowing time and maize grain yield from four experiments carried out during 1995 and 1996 at the ejido Francisco Villa, Lerdo, Durango, Mexico were used to run the interaction χ2 tests. For a minimum maize yield of 1000 kg ha-1, the following level of stored soil water was defined as critical: 8.34 cm for cv. ‘Blanco Hualauises’ and cv. ‘H-412’. The interaction χ2 test is a good tool to determine soil water critical levels at the sowing time of corn to ensure success in the present dry land cropping system. Key words: Genotypes, interaction χ2 test, grain yield.

INTRODUCCIÓN

La relación entre el rendimiento de maíz y las

variables de clima, temperatura y precipitación, han sido estudiadas desde principios del siglo XX. Expresar las relaciones entre variables del clima y rendimiento, matemáticamente es difícil, debido a que


240

las interacciones de varios factores climáticos y la duración del efecto del factor climático en relación con los procesos fisiológicos de las plantas complica grandemente cualquier ecuación matemática. Sin embargo, (Runge y Odell, 1958) encontraron que los rendimientos en maíz son afectados muy marcada-mente por la lluvia que precede a la antesis, y por las temperaturas máximas durante dicha etapa fenológica. Esto último probablemente incluye efectos de humedad Inter. correlacionados, pues las temperaturas altas generalmente se asocian con poca lluvia y viceversa.

Entonces, la lluvia impredecible, errática y escasa es un factor de suma importancia en los sistemas agrícolas de secano. Los altos rendi-mientos se asocian con la lluvia normal que ocurre antes de la estación de crecimiento (Thompson, 1986), y con la lluvia que se presenta durante dicho período o con la que ocurre durante el mes en el que el cultivo inicia su etapa reproductiva (Lomas y Herrera, 1985). Quizás ésos sean aspectos evidentemente importantes en la determinación de los rendimientos, pero la cantidad de agua almacenada en el suelo y disponible para las plantas es crítica para asegurar el éxito del sistema de producción.

De manera que considerando que la evapotranspiración potencial generalmente excede a la lluvia que se presenta durante la estación de crecimiento y que alguna anomalía negativa puede ocurrir, es concluyente que la cantidad de agua almacenada en el suelo al momento de la siembra es un factor crítico para el éxito de los sistemas marginales de producción de agricultura de secano que se practican en las zonas áridas y semiáridas (Jordan,1983).

En este contexto, Goos et al. (1984); Nix y FitzPatrick (1969) y Villalpando (1985) consignaron que el agua almacenada en el suelo y disponible para las plantas es mejor parámetro que la lluvia cuando se usan como predictores de éxito o fracaso del cultivo. Por consiguiente, este factor debe involucrarse en las técnicas de toma de decisión. Al respecto, Goos et al. (1984) reportaron resultados que sugieren que la información de cantidad de agua almacenada en el suelo, analizada mediante pruebas de χ2, provee lineamientos fáciles de

interpretar para tomar la decisión de re-sembrar o no trigo en North Dakota.

El objetivo principal en esta investigación fue determinar si la prueba de χ2 es una herramienta valiosa, al tomar en cuenta la cantidad de agua almacenada en el suelo a una profundidad de 60 cm en un determinado momento, para tomar la decisión de sembrar o no con base en un rendimiento mínimo de 1000 kg ha-1 de maíz.


Sitio de Estudio

Los datos analizados en esta investigación provienen de un sitio experimental del ejido Francisco Villa, Lerdo, Durango, México (20°40’40’’ Norte y 103°21’00’’ Oeste, a 1110 m snm), el cual se localiza dentro de la Comarca Lagunera y de la Región Hidrológica No. 36, donde los cultivos predominantes son maíz y frijol, los cuales ocupan 82.7 por ciento de la sueprficie cultivada del área en la cual se practica la agricultura de secano (Voisin y Orona, 1993). El clima del área es seco, con lluvias escasas durante el año y con una lluvia promedio total anual de 240 mm.

El período en el que se presenta 70 por ciento de las lluvias comprende de mayo a octubre. La temperatura media anual es de 20.7 °C, sin embargo, de mayo a agosto asciende hasta cerca de los 40 °C, lo cual induce alta evapotranspiración y, por lo tanto, agobio hídrico en los cultivos. El tipo de suelo predominante es Xerosol háplico, como el del sitio experimental. Predominan los de texturas medias, con niveles de carbono orgánico menor a uno por ciento. Conducción del Experimento

Durante las estaciones de crecimiento de 1995 y 1996 se realizaron cuatro experimentos, cada uno involucró un genotipo: ‘Blanco Hualauises’ ó ‘H-412’. Los dos genotipos se cultivaron en cada año. Cada experimento consistió de 24 parcelas de 56 m2 (5.6 X 10 m) cada una, distribuidas al azar en 1.5 ha. La distribución se realizó de tal manera que se involucrara un rango amplio de condición de humedad inicial (i.e. al momento de la siembra) en el


241

suelo superficial. La densidad aparente en cada espesor

edáfico de 30 cm (0-30 y 30-60 cm) se estimó mediante la extracción de muestras inalteradas de volumen conocido (50 mm de diámetro y 25 mm de profundidad). La humedad de suelo en cada estrato y en cada parcela se estimó gravimétricamente. Las fechas de siembra fueron 18 de septiembre y 23 de agosto en 1995 y 1996, respectivamente; la densidad de siembra fue de 12 kg ha-1, en surcos separados por 80 cm y una distancia entre plantas de 20 cm.

La fertilización consistió en aplicar 80 kg N ha-1 y 17.48 kg P ha-1 al momento de la siembra en todas las parcelas. La cosecha se realizó manualmente considerando los cinco surcos centrales (40 m2) de los siete que conformaban cada parcela.

Variables Evaluadas y Análisis Estadístico

Los datos de humedad y de rendimiento de

los cuatro experimentos se emplearon para realizar las pruebas de interaccción χ2 (Steel y Torrie, 1988) tomando un rendimiento de 1000 kg ha-1 como referencia entre éxito y fracaso. Ese rendimiento se considera porque es el promedio regional en las condiciones de agricultura de secano. Esta técnica estadística ha sido usada por Keisling y Mullinex (1979) para evaluar valores de suficiencia o toxicidad en micronutrimentos, y por Goos et al. (1984) para evaluar la posibilidad de resiembra para producción de trigo en North Dakota. Para la prueba de interacción de χ2 se usaron tablas de contingencia (2*2) y los valores se calcularon mediante la siguiente ecuación.

χ2 = (N11 N22 – N12 N21)2 N.. / (N1. N2. N.1 N.2)

Donde: N11 es el número de parcelas con rendimiento de grano menores al promedio regional (1000 kg ha-1) para láminas de agua deficientes (menores a 6. 5 cm). N21 es el número de parcelas con rendimiento de grano mayores al promedio regional para láminas de agua deficientes. N12 es el número de parcelas con rendimiento de grano menores al promedio regional para láminas de agua suficientes (mayores a 6. 5 cm). N22 es el

número de parcelas con rendimiento de grano mayores al promedio regional para láminas de agua suficientes. N1. y N2. son el total de parcelas de la hilera correspondiente. N.1 y N.2 son el total de parcelas de la columna correspondiente y N.es el total de parcelas evaluadas.


Los rendimientos de maíz y los contenidos de humedad del suelo al momento de la siembra (CHSS) variaron entre parcelas, lo cual fue deseable. En ambos años, la lluvia fue menor que la normal de 240 mm: 182.6 y 118.5 mm en el año y en la estación de crecimiento, respectivamente, en 1995; y 145.6 y 95 mm en el año y en la estación de crecimiento, respectivamente, en 1996 ( Figuras 1 y 2).

En pocas parcelas no se obtuvo rendimiento debido a la falta de humedad para el cultivo, de manera que solamente se registraron ambas variables en 20 y 19 parcelas para los experimentos con los genotipos ‘Blanco Hualauises’ y ‘H-412’, respectivamente en 1995; y en 23 para los dos casos ‘Blanco Hualauises’ y ‘H-412’ en 1996 (Cuadro 1); de manera que en total se consideraron 85 observa-ciones en los análisis. De esas 85 observaciones, 87 por ciento de los rendimientos son mayores a 1000 kg ha-1 y 13 por ciento son menores (Figura 3).

En general, la situación fue mejor en 1996 que en 1995, debido a que se presentaron mayores contenidos de humedad y rendimientos superiores a la referencia de 1000 kg ha-1, lo cual se atribuye a que se precipitaron 80 mm en los primeros 45 días de la estación de crecimiento, mientras que en 1995 fue de 50.6 mm. Lo anterior, coincide con Jordan (1983); Qui y Redman (1993), quienes mencionan el efecto negativo de la humedad sobre el desarrollo del cultivo. Sin embargo, a este respecto también Pierre et al. (1965) mencionaron que las plantas que crecen en ambientes secos son más eficientes en el uso del agua y por ende sufren menos pérdidas en rendimiento, a esto se debe que estos genotipos llegaran a producción de grano en estas condiciones limitadas de humedad.

En la Figura 4 se aprecian los resultados de las pruebas de χ2 tomando como referencia 1000 kg ha-1 como un nivel arbitrario para separar éxitos y fracasos. Es interesante destacar que la referencia


242

es definida por una χ2 = 3.84 (valor de χ2 con 1 g. l. a p=0.05; línea horizontal con guiones en la Figura 4).

Así pues, la intersección izquierda, entre ambas líneas, identifica un nivel crítico de agua almacenada en el suelo de 6.4 cm, de manera que a contenidos menores a dicho nivel los fracasos predominan. Por el contrario, la intersección derecha, entre ambas líneas, identifica un nivel crítico de contenido de agua en el suelo de 8.34 cm, mismo que indica que sobre él predominan los éxitos. Teóricamente, la zona entre ambos niveles es la zona más probable de traslape asociada a igual número de éxitos y fracasos.

Los resultados indican claramente que a niveles de agua almacenada en el suelo >8.34 cm, 91.5 por ciento de las observaciones son éxitos, lo cual sugiere que cuando el suelo alcanza ese nivel de humedad, los agricultores deben estar concientes de que al sembrar en ese momento corren un riesgo mínimo de obtener un rendimiento menor a 1000 kg ha-1.

El nivel inferior de la más probable zona de traslape (6.4 cm) coincide con el reportado por Goos et al. (1984), para tomar la decisión de re-sembrar o no trigo en North Dakota, tomando como referencia un rendimiento de 1350 kg ha-1 como el

mínimo aceptable. Un análisis en el cual se separaron los

genotipos indicó que los rendimientos superiores a 1000 kg ha-1 para ‘H-412’ están asociados a niveles mayores de 7.7 cm de agua almacenada en el suelo al momento de la siembra; mientras que para ‘Blanco Hualauises’ ese nivel está entre 8.1 y 8.34 cm. Sin embargo, el definir las diferencias entre genotipos no fue objetivo de este trabajo de investigación.

CONCLUSIONES

Se demostró que la prueba de interacción de

χ2, como herramienta para definir niveles críticos es de gran utilidad, y permitió definir que 8.34 cm de agua almacenada en el suelo (0-60 cm) es un nivel crítico para tomar la decisión de sembrar maíz, considerando como referencia un rendimiento mínimo aceptable de 1000 kg ha-1 en el sistema agrícola de secano que se practica en el ejido Francisco Villa, Lerdo, Durango, México.

Este nivel puede no dar el resultado esperado en la producción de maíz en otras regiones agrícolas. Por consiguiente, se recomienda desarrollar los lineamientos de toma de decisión particulares.


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Month

mm

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120

180

240

300

Ene Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

PrecipitationEvaporation

Figura 1. Comportamiento del clima en el ejido Francisco Villa, Lerdo, Durango, México. 1995.

Month

mm

0

60

120

180

240

300

Ene Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

PrecipitationEvaporation

Figura 2. Comportamiento del clima en el ejido Francisco Villa, Lerdo, Durango, México. 1996.


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Agua en el suelo (cm)

Fracaso

Exitos

5 6 7 8 9 10 11 12

91.5

8.5

77

23

Figura 3. Distribución de 85 observaciones en éxitos o fracasos del cultivo usando rendimientos de grano en maíz de 1000 kg ha-1. Línea vertical en 8.34 cm de CHSS identifica el nivel crítico arriba del cual la siembra es favorable. Línea vertical en 6.4 cm de CHSS identifica el nivel crítico abajo del cual la mayoría de las observaciones son fracasos.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0

A g u a a l m a c e n a d a e n e l s u e l o , c m

χ2

Figura 4. Lineamientos de toma de decisión de siembra de maíz en un sistema agrícola de secano, tomando como referencia un rendimiento de 1000 kg ha-1 para definir el éxito o el fracaso. La línea horizontal con guiones a χ2 = 3.84 (valor de χ2 con 1 g. l. a p = 0.05) define los niveles críticos de agua almacenada en el suelo: 8.34 y 6.4 cm.


245

Cuadro 1. Estadísticos de rendimiento de grano en maíz y agua almacenada en el suelo a la siembra. Sitio experimental, ejido Francisco Villa, Lerdo, Durango, México. 1995-1996. Variable n Media Mediana Mínimo Máximo Amplitud Desv. Est. Rend. (kg ha-1) 85 1602.2 1450.1 850.0 3130.0 2280.0 602.07CHSS (cm) 85 9.0 9.2 5.0 11.6 6.6 1.05 cv. ‘Blanco Hualauises’, 1995 Rend. (kg ha-1) 20 1220.9 1180.1 928.0 1600.1 672.1 222.91CHSS (cm) 20 8.5 8.4 6.1 11.6 5.6 1.53 cv. ‘H-412’, 1995 Rend. (kg ha-1) 19 1215.8 1229.6 916.3 1484.2 567.9 154.41CHSS (cm) 19 9.8 10.6 5.0 11.5 6.5 1.81 cv. ‘Blanco Hualauises’, 1996 Rend. (kg ha-1) 23 1926.5 2010.0 850.0 3090.0 2240.0 774.91CHSS (cm) 23 8.2 8.13 6.4 9.9 3.6 1.11 cv. ‘H-412’, 1996 Rend. (kg ha-1) 23 1928.7 2010.0 1200.0 3130.0 1930.0 488.51CHSS (cm) 23 9.6 9.6 8.2 10.8 2.6 0.68

LITERATURA CITADA

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EXPLOTACIÓN RACIONAL Y MONITOREO DE ECOSISTEMAS – AGROFAZ VOLUMEN 3 NÚMERO 1, 2003

247

IMPACTO DE LA LABRANZA EN LAS CONDICIONES FÍSICAS DEL SUELO EN HUERTAS DE NOGAL PECANERO (karya illinoensis, koch) REGIÓN NORTE DE

MÉXICO Tillage Impact on the Physical Soil Conditions in a Pecan Orchard at the Northern Region of

Mexico

Guillermo González Cervantes1 e Ignacio Orona Castillo1

1CENID RASPA INIFAP Apartado Postal 41, 35150 Cd. Lerdo Durango. E-mail: [email protected]

RESUMEN

El uso excesivo de maquinaria pesada en

las labores culturales del cultivo del nogal en los últimos 40 años, ha impactado la degradación estructural del suelo con la consecuente disminución en la capacidad de conductividad hidráulica, hecho que limita la eficiencia de aprovechamiento del agua de riego aplicada al cultivo, recurso cada vez menos disponible en las zonas áridas del norte de México, donde este estudio fue conducido. Con el objetivo de caracterizar y ejemplificar el impacto de la labranza en los arreglos estructurales y la conductividad hidráulica a saturación para delimitar el impacto de la compactación del suelo sobre la dinámica del agua, durante 1998 se condujo este estudio muestreando cuatro huertas de nogal representativas de la Comarca Lagunera, tres con labranza excesiva y una con labranza mínima, concluyéndose que en las primeras el tráfico de maquinaria ha genera cambios sustanciales en la distribución y morfología de los arreglos estructurales y en la segunda, además de menor perturbación en la estructura del suelo, existe mayor concentración radicular producto de una mejor permeabilidad.

Palabras clave: Labranza, huerta de nogal, Conductividad hidráulica a saturación.

SUMMARY

Excessive use of tillage operations in pecan orchards during the last 40 years has had a negative impact on soil structure and saturated hydraulic conductivity. This decreases the irrigation water use efficiency by the crops, which is a very important issue in semi arid regions.

This study was conducted in The Region Lagunera located in Northern Mexico during 1998. The main objective was to characterize the impact of tillage operation on soil compaction and its effects on soil structure, saturated hydraulic conductivity, and soil water dynamics. Four different pecan orchards were considered in this study. Three of them having an excessive number of tillage operations, and the last having a minimum tillage scheme. Results showed that machinery traffic have generated big changes in the distribution and morphology of the soil structural arrangements in the first three orchards, while in the last, there is a higher root concentration due to a better soil permeability in the root zone. Key words: Tillage, pecan orchard, saturation hydraulic conductivity.

INTRODUCCIÓN

El norte de México presenta un clima de

árido a semiárido, con una gradiente de precipitación pluvial anual de 250 a 600 mm según la altitud (Estrada, 1999). Bajo estas condiciones climáticas se encuentran establecidas las mayores superficies de nogal pecanero en las que para su irrigación y explotación comercial se ha intensificado el uso de la maquinaria e implementado prácticas agrícolas como la incorporación de materiales orgánicos, con el propósito de establecer una cubierta vegetal sobre la superficie del suelo para evitar problemas de compactación e infiltración, y de esta forma, mantener una condición adecuada para el desarrollo del cultivo mejorando su productividad y economía del agua con la finalidad de obtener una


248

buena administración de los recursos disponibles (Schafer et al., 1992). Esto ha impulsado a los agricultores a favor de una mecanización excesiva y de adquisición de maquinaria cada vez más pesada para utilizarse en las prácticas de manejo de las huertas nogaleras en los últimos 40 años (González, 1995).

Con el uso intensivo y las prácticas de labranza no apropiadas a lo largo de estos 40 años, se ha conducido a la degradación estructural del suelo, afectando principalmente las capas superficiales y subsuperficiales a través de la creación de estados diferentes, que pueden ser descritos y cuantificados a partir de sus características físicas como los arreglos estructu-rales del suelo y la conductividad hidráulica a saturación, y de sus características agronómicas como la densidad de raíz. Esto exige la utilización de herramientas precisas como el estereoscopio y microscopio óptico, y el infiltrómetro tipo Guelph.

El objetivo de este estudio es caracterizar y ejemplificar el impacto de la labranza en la permeabilidad del agua sobre las capas superficiales y subsuperficiales del suelo

mediante los arreglos estructurales y la conductividad hidráulica a saturación, para delimitar el impacto de la compactación del suelo sobre la dinámica del agua.


Este estudio se realizó en cuatro huertas de

nogal pecanero de productores cooperadores: Tierra Blanca, Chupón, Herradura y Florida, situadas en la Comarca Lagunera (103° de longitud oeste y 25° de latitud norte) en los límites de los estados de Coahuila y Durango. La mayoría de las nogaleras fueron establecidas en suelos calcáreos aluviales profundos del cretáceo inferior a lo largo de los ríos Nazas y Aguanaval. El relieve es débil y las superficies agrícolas presentan una pendiente máxima de dos por ciento. La mayor parte de las aguas del subsuelo están caracterizadas por un riesgo moderado de salinización y por un riesgo débil de alcalinización (González, 1992). El Cuadro 1 presenta las prácticas de manejo más utilizadas en las huertas seleccionadas.

Cuadro 1. Prácticas culturales utilizadas en las huertas de nogal pecanero. Huerta Labranza Frecuencia

por año Incorporación de materia

orgánica (ton ha-1) Lámina de riego (m)

Edad de la huerta (años)

Tierra blanca Discos 20 0 1.8 50 Chupón Discos 14 0 1.6 15 Herradura Discos 18 20 1.8 30 Florida Cero 0 0 1.6 30

Localización de las Capas Superficiales y Subsuperficiales

Este análisis se realizó en cada huerta a partir de la descripción de dos perfiles repre-sentativos; el primero, próximo al canal de irrigación, y el segundo, en la parte lejana al canal de riego. Esta descripción permitió seleccionar cuatro profundidades de suelo cada 10 cm sobre los primeros 40 centímetros de profundidad, sobre las cuales se obtuvieron monolitos de suelo no alterado mediante la metodología de Vergière (Bourrier, 1965), que consiste en cortar un monolito (de 10x10x10 cm) se inserta una caja de

cartón de la misma forma y tamaño, se agrega parafina líquida entre las paredes del suelo y el cartón (Figura 1). En el laboratorio, las muestras se impregnaron con una resina de poliéster para su endurecimiento.

Finalmente, los monolitos se cortaron en bloques verticales (Figura 1), lo que permitió definir los principales arreglos estructurales y caracterizar cualitativamente la porosidad y su morfología bajo un estereoscopio y microscopio óptico. En campo se realizaron mediciones de la conductividad hidráulica a saturación con el infiltrómetro Guelph, y de densidad aparente con la barrena de volumen conocido.


249

Figura 1. Monolitos de suelo.


Los Arreglos Estructurales y su Morfología

Los arreglos estructurales de las capas superficiales y subsuperficiales se describieron a partir de la organización de tres principales macro-arreglos: poliédrico, laminar y masivo; el objetivo fue analizar y delimitar las zonas de transición de un macro arreglo a otro arreglo.

La huerta de Tierra Blanca (Figura 2), presenta una macro estructura masiva de 10 a 30 cm con una porosidad en forma de pequeños canales y cavidades. La micro estructura está en granos, los micro agregados se observan colapsados de 10 a 30 cm, mientras que de 30 a 40 cm están fuertemente colapsados. La porosidad de los ínter agregados es función del grado de compactación de estos últimos.

En el caso de la huerta el Chupón mostrado en la misma figura, la macro estructura es poliédrica incompleta de 10 a 30 cm, con una micro estructura continua. Entre 20 y 30 cm la actividad biológica es fuerte, marcada por las galerías medianamente abundantes. La textura cambia a arenosa entre los 30 y 35 cm; las galerías son fuertemente abundantes y de textura más fina, observándose también una micro zona de suelo compacto, donde la macro estructura es masiva y la micro estructura es particular. Entre 35 a 40 cm, la zona compacta es más continua y con actividad biológica local. La macro estructura es laminar, asociada a una macro estructura biológica con una micro estructura particular.

Figura 2. Morfología de las cuatro huertas de nogal pecanero.


250

La huerta Herradura también mostrada en la misma figura presenta de 10 a 20 cm una macro estructura poliédrica dominante asociada a una macro estructura granular y a una actividad biológica fuerte. Entre 20 y 30 cm la macro estructura poliédrica pasa a una macro estructura laminar. Esta última presenta una porosidad tubular con una micro estructura en granos medianamente colapsada. Se observaron rami-ficaciones de sulfato de calcio hidratado en los macro poros y una zona compacta. Entre los 30 a 40 cm la macro estructura es poliédrica incompleta con una porosidad tubular, con una micro estructura en granos fuertemente colapsada.

La huerta Florida presenta entre los 10 a

30 cm una macro estructura poliédrica asociada a una macro estructura granular con una micro estructura continua. A los 35 cm de profundidad se observa un límite abrupto de textura y estructura. La textura es más arenosa, la macro estructura es masiva y la micro estructura par-ticular. Se observa como en el caso de la huerta Chupón, galerías de textura más fina. La Conductividad Hidráulica a Saturación

La Figura 3 muestra los resultados de la

conductividad hidráulica a saturación (Ksat) para las cuatro huertas, donde resaltan los siguientes puntos: en la superficie del suelo los valores son muy dispersos para las cuatro huertas donde Tierra Blanca presenta la permeabilidad más baja y Herradura la más alta; a los 20 cm la permea-bilidad se reduce y es más sensible en Herradura, Chupón y Tierra Blanca, mientras que Florida presenta un perfil de Ksat más homogéneo.

De estas cuatro huertas, Tierra Blanca

constituye el polo menos permeable y Florida el más permeable. Chupón y Herradura presentan una situación intermedia; sin embargo, respecto a los valores de ksat, Chupón está más próximo a Tierra Blanca y Herradura más próximo a Florida.

La Densidad de Raíz La densidad de raíces para las cuatro huer-

tas se presenta en la Figura 4, donde se aprecian tres tipos de perfiles radicales diferentes.

1. La huerta Tierra Blanca presenta una densidad de raíces menos abundante en los primeros 20 cm de profundidad.

2. La huerta Chupón muestra una concen-tración de raíces abundantes entre 20 y 40 cm de profundidad; sin embargo, estas desaparecen a partir de los 50 cm.

3. Las huertas Herradura y Florida presen-tan las concentraciones de raíces más abundantes con una distribución homogénea de enraizamiento en el perfil. Es importante mencionar que Florida es la única huerta que presenta raíces a partir de la superficie de suelo.

Se pudo constatar que Tierra Blanca es la huerta con menos densidad radical y Florida la huerta con una densidad de raíz más homogénea.

Figura 3. Conductividad hidráulica (m seg-1) a satura-ción para las cuatro huertas.

DISCUSIÓN

De los resultados resalta claramente que la utilización de maquinaria agrícola pesada provoca cambios notables en los arreglos estructurales del suelo; así se constato que:

El tráfico de la maquinaria y las prácticas culturales (labranza) generan siempre la formación de una capa compacta (piso de arado), consecuencia de la alteración en los cambios morfológicos de los agregados del suelo. Esta capa puede variar entre 20 a 40 cm de profundidad,

0.1

0.2

0.3

0.4

7.00E-07 7.70E-06 1.47E-05 2.17E-05

prof

undi

dad

en m

Tierra blancaChuponHerraduraFlorida

Conductividad hidráulica en (m seg-1)


251

dependiendo de las condiciones de manejo, tipo de suelo y edad de la huerta. Por ejemplo, en Tierra Blanca la utilización de la labranza ha sido intensiva durante más de 40 años, lo que ha generado un cambio substancial en la estructura de tipo masiva. Se asume que este tipo de macro arreglos debe de tener un impacto negativo sobre la infiltración, la retención del agua de riego y sobre el desarrollo de raíces del cultivo.

La huerta Florida, al contrario, presenta un manejo del suelo de cero labranza (labranza de conservación) en los últimos cinco de 15 años que tiene la huerta. Esta manera de manejar el suelo ha permitido recuperar y sostener la tasa de materia orgánica a niveles importantes, de tal manera que el almacenamiento orgánico genera un impacto positivo sobre los macro arreglos del suelo de tipo poliédrico. Esto a diferencia de Tierra Blanca debe tener un impacto positivo sobre la permeabilidad, retención y en la buena administración del agua de riego.

La huerta Herradura utiliza un manejo de suelo intensivo similar al de Tierra Blanca, permitiendo fragmentar e incorporar los materiales orgánicos depositados en la superficie del suelo, ya que en esta huerta, a diferencia de Tierra Blanca, la incorporación de materiales orgánicos ha sido sostenida durante más 20 años a razón de 20 ton ha-1. El suelo de esta huerta muestra diferencias en los macro arreglos muy contrastantes; es decir, en la superficie la estructura es poliédrica debido a la incorporación de materia orgánica, pero a 20 cm de profundidad la estructura cambia a laminar con una particularidad de orientación horizontal de los vacíos del suelo. Esta orientación y cambio en la estructura muestra el impacto negativo de la labranza sobre la permeabilidad del suelo.

En el caso de la huerta el Chupón, con un manejo intensivo del suelo de 15 años, presenta una evolución de la estructura próxima a la de Tierra Blanca.

Figura 4. Distribución y densidad de raíz en huertas de nogal pecanero bajo diferentes sistemas de manejo.

Tie rra Blanca

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 5 10

pro

fun

did

ad e

n m

Chupon

0 5 10

He rradura

0 5 10

Flor ida

de ns idad de raiz0 5 10

des -

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des +


252

CONCLUSIONES

Las prácticas de manejo del suelo exigen una administración de la labranza adaptada a los tipos de suelos. Resulta fundamental que en la administración y economía del agua de riego en las huertas de nogal pecanero se requiere con-siderar el desarrollo de los arreglos estructurales del suelo.

La descripción edafológica aporta una caracterización cualitativa de los arreglos estruc-turales de los horizontes o capas. Las mediciones de la densidad aparente permiten una cuanti-ficación global de la porosidad y una descripción morfológica de los mismos lo que con lleva a considerar las condiciones de circulación del agua en el suelo y la colonización de raíces, que son fuertemente dependientes de estos parámetros.

LITERATURA CITADA

Estrada A., J. 1999. Importance et fonction-nement des petits barrages dans une zone semi-aride du Nord-Mexique. Thèse de doctorat. Université de Mont-pellier II.

Bourrier J. 1965. Bulletin technique du Génie rural, No. 73. La mesure des caractéristiques hydrodynamique des sols par la méthode Vergière.

González B., J.L. 1992. Eaux d’irrigation et salinité des sols en zone aride mexicaine: exemple dans la “Comarca Lagunera”. Thèse de Doctorat de l’Université Montpellier II. 316 p.

González C. G. 1995. La compactación en huertas de nogal pecanero. Tercer simposium internacional nogalero (NOGATEC).

Schafer et al (1992). Future research needs in soil compaction. Power and machinery div. of ASAE 35 (6) 1761-1768.


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INOCUIDAD ALIMENTARIA EN LA PRODUCCIÓN DE FRUTAS Y HORTALIZAS FRESCAS

Alimentary Innocuousness in the Production of Both Fresh Vegetables and Fruits

Juan Antonio Leos Rodríguez1 y Manuel Fortis Hernández2

1Universidad Autónoma Chapingo. Chapingo, Edo. México. E-mail: [email protected] 2Subdirección de Investigación y Graduados Agropecuarios CIGA-ITA 10. Torreón, Coah. México.

RESUMEN

La inocuidad alimentaria se refiere a la

producción de alimentos sanos o limpios desde el punto de vista microbiológico, sin dejar de lado los aspectos de contaminación química y física. La preocupación por estos aspectos de inocuidad de los alimentos frescos tiene diversos orígenes. En primer lugar, el incremento en el comercio internacional de frutas y hortalizas frescas, ha hecho posible su disponibilidad en el mercado durante todo el año en prácticamente todo el mundo. Estas frutas y hortalizas provienen de muy diferentes sistemas de producción que implican prácticas agrícolas muy diversas. En segundo lugar, el consumo de hortalizas y frutas se ha incrementado de manera notoria en los países desarrollados a raíz de las recomendaciones médicas que insisten en la necesidad de comer más verduras para prevenir enfermedades graves como el cáncer del colon y en general para mejorar la salud personal. Estas recomendaciones han conducido a un cambio sustancial en el patrón de consumo. Y en tercer lugar, es que las hortalizas ya no son cultivadas por quien las consume. Por ejemplo, en 1919 en los EE.UU., el autoconsumo de hortalizas fue de 131 libras per cápita mientras que en 1999 fue de sólo 11 libras. Otro factor que ha contribuido a poner énfasis en la cuestión microbial de los alimentos es el hecho de que la gente de los países ricos come cada vez más fuera de casa. En los EE.UU., del total gastado en alimentos en los 50’s, el 16.6 por ciento correspondía a comer fuera de casa. Para 1999 esta cifra fue de 40 por ciento. En los Estados Unidos se estima que ocurren anualmente alrededor de 76 millones de casos de enfermedad y 9 mil muertes debidos al consumo de alimentos contaminados. Las bacterias más comúnmente aisladas en las personas infectadas

han sido Campylobacter jejuni, Salmonella spp., Shigella spp. y E. coli 0157:H7. Esta problemática ha traído como consecuencia la definición de buenas prácticas agrícolas que aseguren la producción de alimentos inocuos desde el punto de vista microbiano para reducir este riesgo de contaminación. Palabras clave: Comercio internacional, consumo fresco, Campylobacter jejuni, Salmonella spp., Shigella spp. y E. coli 0157:H7.

SUMMARY

The alimentary innocuousness refers to the

production of food safety or clean allowances from the microbiologic point of view, without leaving aside the aspects of chemical and physics contamination. The concerns for these aspects of innocuousness of fresh foods have diverse origins. In the first place, the increment in the international trade gives fresh fruits and vegetables, has made possible its readiness in the market during the whole year in practically everyone. These fruits and vegetables come from very different systems of production that imply practical agricultural very diverse. In second place, the consumption fresh fruits and vegetables it has been increased in notorious way in the advanced countries soon after the medical referrals that insist in the necessity to eat more vegetables to prevent serious illnesses like the cancer gives the colon and in general to improve the personal health. These recommen-dations have led to a substantial change in the pattern of consumption. And in third place, it is that the vegetables are no longer cultivated by who consumes them. For example, in 1919 in the USA, the self consumption of vegetables was of 131 pounds per capita while in 1999 was only of 11 pounds. Another factor that has contributed to put


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emphasis in the question microbial foods it is the fact that people in the rich countries eats more and more outside of house. In the USA, the total amount spent in foods in 50’s, was 16.6 percent eating out of home. For 1999 this value was 40 percent. In the United States is considered that happen annually around 76 millions of cases of illness and 9 thousand deaths for consumption of polluted foods. The commonly isolated bacteria in the infected persons have been Campylobacter jejuni, Salmonella spp., Shigella spp. and E. coli 0157:H7. This problem has resulted in the definition of good agricultural practices that assure the production of innocuous allowances from the microbiological point of view to reduce this risk of contamination. Key words: International trade, consumption fresh, Campylobacter jejuni, Salmonella spp., Shigella spp., E. coli 0157:H7.

INTRODUCCIÓN

La inocuidad alimentaria se refiere a la producción de alimentos sanos o limpios desde el punto de vista microbiológico, sin dejar de lado los aspectos de contaminación química y física. La preocupación por estos aspectos de inocuidad de los alimentos frescos sobre todo de las frutas y hortalizas tiene diversos orígenes.

En primer lugar, el incremento en el comercio internacional de frutas y hortalizas frescas ha hecho posible su disponibilidad en el mercado durante todo el año en prácticamente todo el mundo. Estas frutas y hortalizas provienen de muy diferentes sistemas de producción que implican prácticas agrícolas muy diversas. Los Estados Unidos (EE.UU.) importan el 38 por ciento de las frutas y el 12 por ciento de hortalizas que consumen. Un 70 por ciento de estas impor-taciones provienen de América Latina y el Caribe. Es decir, que los microbios patógenos pueden globalizarse y además el tiempo que transcurre entre la cosecha y el consumo se ha alargado.

En segundo lugar, el consumo de hortalizas y frutas se ha incrementado de manera notoria en los países desarrollados a raíz de las recomendaciones médicas que insisten en la necesidad de comer más verduras para prevenir

enfermedades graves como el cáncer del colon y en general para mejorar la salud personal. Estas recomendaciones han conducido a un cambio sustancial en el patrón de consumo. Por ejemplo, en los EE.UU. el consumo per cápita de brócoli fresco era de 0.3 libras en 1968 y pasó a 3.5 libras en los noventa. Un aumento espectacular de 964 por ciento. El consumo de coliflor fresca pasó de 0.9 libras a 2.5 para el mismo período. El de uvas de 3.5 a 6.8. El consumo de manzanas frescas per cápita pasó de 15.4 a 19 libras. Según el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA, por sus siglas en inglés) el consumo per cápita de frutas en los EE.UU. era de 180 libras en 1919 y subió a 295 para 1998. El de hortalizas frescas era de 302 en 1919 y ya para 1998 fue de 416 libras per cápita.

Otros alimentos han perdido importancia relativa. El consumo de huevo en los EE.UU bajó de un pico de alrededor de 400 huevos por persona en los 50’s a 260 en 1999. A mediados de los 70’s el consumo per cápita de carne de res era de aproximadamente 90 libras y para 1999 cayó a 62. El consumo de leche cayó de casi 45 galones per cápita en 1950 a alrededor de 25 en 1999. La caída en el consumo de la leche entera es todavía más dramática: de casi 40 galones en 1950 disminuyó a menos de 10 galones per cápita en 1999. El consumo de pollo siguió una tendencia opuesta: el consumo por persona a mediados de los 70’s fue de 30 libras y para 1999 era ya de casi 60 igualando prácticamente al de carne de res.

A pesar de este crecimiento en el consumo por persona de hortalizas, todavía existe espacio para un aumento en su consumo. Si los norteamericanos se ajustaran a las recomenda-ciones incluidas en la Pirámide Alimenticia relativas a la ingestión de frutas y hortalizas el consumo de hortalizas verde oscuro y amarillas intenso debiera incrementarse en un 300 por ciento lo que equivaldría a un aumento de un millón de acres en la superficie sembrada de estos productos.

Otro cambio importante es que las hortalizas ya no son cultivadas por quien las consume. Por ejemplo, en 1919 en los EE.UU., el autoconsumo de hortalizas fue de 131 libras per cápita mientras que en 1999 fue de sólo 11 libras. Otro factor que ha contribuido a poner énfasis en


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la cuestión microbial de los alimentos es el hecho de que la gente de los países ricos come cada vez más fuera de casa. En los EE.UU., del total gastado en alimentos en los 50’s, el 16.6 por ciento correspondía a comer fuera de casa. Para 1999 esta cifra fue de 40 por ciento. IMPORTANCIA DE LA INOCUIDAD ALIMENTARIA

Otro aspecto relacionado con la creciente preocupación por la inocuidad es el envejecimiento de la población que ha ocurrido en los países desarrollados que los hace más vulnerables a cualquier consumo de alimentos contaminados. Se estima que en los EE.UU. ocurren anualmente alrededor de 76 millones de casos de enfermedad y 9,000 muertes debidos al consumo de alimentos contaminados. Se afirma también que este fenómeno ha ido creciendo. En Inglaterra y Wales en 1980 reportaron aproxi-madamente 32 mil casos de enfermedades y para 1995 reportaron 104 mil casos.

Las bacterias más comúnmente aisladas en las personas infectadas han sido las siguientes: Campylobacter jejuni, Salmonella spp., Shigella spp. y E. Coli 0157:H7. A éstas se añaden otros microorganismos patógenos al hombre tales como: Clostridium perfringens, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Toxoplasma gondi, Cyclospora, Cryptosporidium parvum y el virus de la hepatitis A.

Ha sido tan grande la preocupación en EE.UU. por este tipo de enfermedades que, por ejemplo, a partir de 1999 se exige que los huevos empacados para venta al menudeo sean almacenados y transportados a una temperatura de al menos 7.2 oC (45 oF). La FDA y el USDA han propuesto que las cajas de huevo sean etiquetadas previniendo al consumidor del riesgo de contraer salmonelosis debido al consumo de huevos contaminados. En la reunión 32 del Comité de Codex sobre Higiene de los Alimentos (CCFH) celebrada en 1999 se determinó que un grupo de expertos debería analizar el binomio formado por Salmonella y huevos. En julio de 2000 se publicó el reporte correspondiente a la caracterización de peligros y a la evaluación de la exposición a Salmonella spp en pollos para asar y en el huevo.

Como resultado de este estudio se acordó en la reunión 33 del CCFH revisar la norma Codex de huevos y sus productos dándole prioridad 1. Esta norma data de 1976. Asimismo se acordó elaborar un código de prácticas de higiene para la producción de pollos.

Se puso en marcha una campaña llamada Thermy para educar al consumidor acerca de las temperaturas correctas para cocinar a fin de evitar estas enfermedades. Otra campaña es Fight Bac (lucha contra las bacterias). HAZARD ANALYSIS AND CRITICAL CONTROL POINTS (HACCP)

El Hazard Analysis and Critical Control Points (HACCP) es un sistema de análisis de peligros y puntos críticos de control, cuyas disposiciones se han puesto en marcha y es obligatorio en los rastros de bovinos y aves y procesadores de jugos. Este sistema es el recomendado por Codex Alimentarius en sus Principios Generales sobre Higiene de los Alimentos.

El sistema HACCP consta de siete principios básicos.

1. Conducir un análisis de peligros 2. Identificar los puntos críticos de

control, PCC 3. Establecer límites críticos para la

medida preventiva de cada PCC 4. Establecer procedimientos de

monitoreo 5. Establecer acciones correctivas

cuando haya desviación del límite crítico en un PCC

6. Verificar que el sistema esté trabajando

7. Establecer registros y documentos del sistema.

En el caso de los rastros los "establecimientos grandes", aquellos con 5 mil o más empleados deberían haber instalado HACCP a más tardar el 25 de enero de 1998. Los "pequeños", el 25 de enero de 1999 y los establecimientos "muy pequeños", aquellos con menos de 10 trabajadores o ventas anuales menores a 2.5 millones de dólares, el 25 de enero de 2000.


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Con relación a los jugos y a raíz de los brotes de salmonelosis en 1995 y 1999 debidos al consumo de jugo de naranja sin pasteurizar y a la muerte de una niña de 16 meses en EE.UU. en 1996 que sufrió un ataque cardíaco y paralización de los riñones por haber ingerido jugo de manzana sin pasteurizar que estaba contaminado por E. coli 0157:H7, el mismo agente que había matado cuatro niños en 1993 al comer hamburguesas que no estaban bien cocidas, la Food and Drug Administration propuso en 1998 dos medidas para reducir los riesgos a la salud provenientes de jugos de frutas y hortalizas. Una de las propuestas sobresalientes fue la de que todos los procesadores de jugos deberían instalar el Sistema de Análisis de Peligros y Puntos Críticos de Control y en adición a este sistema todos los jugos no pasteurizados deberán exhibir una etiqueta que diga: "CUIDADO: Este producto no ha sido pasteurizado y, en consecuencia, puede contener bacterias dañinas que son capaces de causar enfermedades serias en los niños, ancianos y personas con sistemas inmunes débiles".

En el caso del jugo de manzana, el plazo para cumplir con este etiquetado fue el ocho de septiembre de 1998. Para el resto de los jugos sin pasteurizar la fecha límite fue el cinco de noviembre de 1999. En el caso de HACCP se dio un año de plazo para su puesta en marcha a los procesadores grandes y de dos a tres años a los pequeños y muy pequeños. Los patógenos a controlar en este caso son E. coli 0157:H7, Listeria monocytogenes o Salmonella. Por cierto, la compañía que produjo el jugo de manzana que mató a la bebé se declaró culpable y aceptó pagar una multa récord de 1.5 millones de dólares.

Se han realizado estimaciones en los EE.UU. sobre los costos de estas enfermedades. Para el caso de Salmonella, un estudio reporta costos por cada muerte entre 500 mil dólares a 3.8 millones de dólares (mdd) según el enfoque de cálculo; 5,460 dl en el caso de hospitalización, 315 si sólo se visita al médico y 24 dl si se recobra sin atención médica. En respuesta a esta proble-mática los EE.UU. y Europa han tomado medidas,

similares en muchos casos, para prevenir este tipo de contaminación de los alimentos y en particular de las frutas y hortalizas frescas.

FOOD SAFETY INITIATIVE

En enero de 1997, el presidente Bill

Clinton anunció una iniciativa para mejorar la inocuidad de la oferta de alimentos de ese país (Food Safety Initiative). En respuesta a este mensaje los Departamentos de Salud, de Agricultura y la Agencia para la Protección Ambiental iniciaron una consulta nacional e internacional tomando como base de la discusión un borrador titulado "Inocuidad alimentaria del rancho a la mesa del consumidor: una nueva estrategia para el siglo XXI" (Food Safety from Farm to Table: A New Strategy for the 21st Century). Como resultado de esta consulta, el 26 de octubre de 1998 fue publicada por la FDA y el USDA una guía para la industria titulada "Guía para reducir al mínimo el riesgo microbiano en los alimentos, en el caso de frutas y vegetales frescos". Esta guía aplica directamente a la producción agrícola de frutas y hortalizas frescas al definir las buenas prácticas agrícolas que aseguren la producción de alimentos inocuos desde el punto de vista microbiano al reducir este riesgo de contaminación.

Los apartados fundamentales de la Guía son los siguientes:

1. Terrenos 2. Agua 3. Estiércol animal y desechos municipales

sólidos 4. Salud e higiene de los trabajadores 5. Instalaciones sanitarias 6. Sanidad en el campo 7. Limpieza de las instalaciones de empaque 8. Transporte 9. Rastreabilidad El enfoque que ahora se adopta es un enfoque

de proceso y no sólo de producto. Se recomienda verificar la manera cómo las hortalizas son producidas en el campo y no sólo constatar si el producto final está o no limpio. Es decir, que es importante el cómo se produce.


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¿Cuáles son las justificaciones de este enfoque?. Primero, las inspecciones en la frontera son costosas e inútiles: se muestrea muy poco y muy tarde. En segundo lugar, uno de los principios de la Guía asienta que es preferible prevenir que combatir la contaminación una vez que ésta ocurre. LIBRO BLANCO SOBRE INOCUIDAD ALIMENTARIA

En el caso de la Unión Europea la problemática aparece más compleja. La Comisión de las Comunidades publicó en enero de 2000 una versión final del Libro Blanco sobre Inocuidad de los Alimentos. Los Libros Blancos son documentos que contienen propuestas para la acción comunitaria en un área específica de política. A menudo estos libros blancos son el resultado de un proceso de discusión y consulta basado en un Libro Verde. En este caso fue la Ley sobre Alimentos publicada por la Comisión en 1997. Los objetivos principales de esta legislación sobre alimentos de la Comunidad son los siguientes.

1. Asegurar un nivel elevado de protección de la salud pública, la seguridad de los alimentos y el consumidor;

2. Asegurar la libre circulación de mercancías en el mercado interior;

3. Asegurar que la legislación se basa fundamentalmente en datos científicos y evaluación de riesgos;

4. Asegurar la competitividad de la industria europea y potenciar sus posibilidades exportadoras;

5. Situar la responsabilidad principal de la seguridad de los alimentos en la industria, productores y proveedores;

6. Asegurar que la legislación es coherente, racional y fácil de utilizar.

En el Libro Blanco se asienta que: "la

política alimentaria de la Unión Europea debe ser construida alrededor de los más altos estándares de inocuidad de los alimentos, estándares que servirán para proteger y promover la salud de los consumidores. La producción y consumo de

alimentos es central en cualquier sociedad y tiene consecuencias económicas, sociales y, en muchos casos, también ambientales. A pesar de que la protección de la salud siempre es prioritaria, estos otros aspectos deben ser tomados en cuenta para el diseño de la política alimentaría. En adición, el estado y calidad del ambiente, en particular, los ecosistemas, puede afectar las diferentes etapas de la cadena alimentaría. La política ambiental, en consecuencia, juega un papel importante para el aseguramiento de la inocuidad de los alimentos."

En el capítulo referente a los principios de inocuidad alimentaría se dice que: "este Libro Blanco hace propuestas que transformarán la política alimentaría de la Unión en un instrumento proactivo, dinámico, coherente y comprensible a fin de asegurar un alto grado de salud humana y de protección al consumidor. El principio que guía este Libro es el de que la política de inocuidad de los alimentos debe estar basada en un enfoque integrado y comprensible".

Es importante señalar que otro de los principios que se señalan en el Libro es el enfoque de precaución que resulta actualmente muy controvertido. La Comisión Europea adoptó en febrero de 2000 una Comunicación sobre el uso del principio precautorio. La Comunicación señala que el principio precautorio forma parte de un enfoque estructurado de análisis de riesgo. El principio cubre casos en donde la evidencia científica es insuficiente, inconclusa o incierta y la evaluación científica preliminar indica que hay bases razonables para preocuparse de que los efectos potencialmente peligrosos que se derivan de un fenómeno, producto o proceso sobre el ambiente y la salud humana, animal o vegetal puedan ser inconsistentes con el alto grado de protección escogido por la Comunidad Europea. Es decir, cuando se considere que los riesgos son demasiado altos para ser impuestos a la sociedad dado el grado de protección escogido. Esta Comunicación, se dice, complementa el Libro Blanco sobre Inocuidad de los Alimentos y el Acuerdo de Montreal relativo al Protocolo de Cartagena sobre Bioseguridad firmado también en febrero pasado.

El caso más notable relacionado con el principio de precaución ha sido la disputa entre los EE.UU. y la Unión Europea sobre la prohibición


258

europea al uso de las hormonas para el crecimiento del ganado bovino. El Órgano de Apelación no aceptó el argumento europeo basado en el "principio de precaución", el cual debería también estar basado en métodos de evaluación de riesgos de organismos Inter-nacionales y sólo ser empleado de manera temporal.

El plan de la Unión Europea sobre inocuidad alimentaria comprende las acciones siguientes:

1. Medidas prioritarias. Destaca aquí la propuesta relativa al establecimiento de un Organismo Alimentario Europeo.

2. Alimentos para animales 3. Zoonosis 4. Salud animal 5. Subproductos animales 6. Encefalopatía espongiforme bovina 7. Higiene 8. Contaminantes 9. Aditivos y aromatizantes 10. Materiales en contacto con productos

alimenticios 11. Nuevos alimentos/Organismos modificados

genéticamente 12. Ionización de alimentos 13. Alimentos dietéticos/complementos alimen-

ticios/alimentos enriquecidos 14. Etiquetado de alimentos 15. Pesticidas 16. Nutrición 17. Semillas(OMG) 18. Medidas de apoyo 19. Política relativa a terceros países/relacio-

nes internacionales. CODEX ALIMENTARIUS

En el ámbito internacional, la Comisión del Codex Alimentarius está elaborando códigos de prácticas de higiene tanto para la producción primaria de frutas y hortalizas como para las hortalizas pre-cortadas y los germinados. El Codex fue creado en 1962 por un acuerdo conjunto entre la FAO y la Organización Mundial de la Salud, y tiene como objetivo fundamental "guiar y promover la elaboración y establecimiento de definiciones y normas para los alimentos, apoyar su armo-

nización, y al hacerlo facilitar el comercio Inter.-nacional". Codex es precisamente un código de estándares para los alimentos para todas las naciones que participan dentro de la Comisión. El Codex protege la salud de los consumidores y asegura prácticas equitativas en el comercio de los alimentos. CODEX DE FRUTAS Y HORTALIZAS FRESCAS

México participa de estas reuniones, ya que es el país sede para las reuniones del Comité de Codex de Frutas y Hortalizas Frescas que se reúne cada 18 meses en la Ciudad de México. El borrador del código de prácticas de higiene para la producción primaria de frutas y hortalizas está siendo elaborado por representantes de los siguientes países. Canadá (responsable del grupo), Argentina, Chile, Dinamarca, Guatemala, Honduras, India, Japón, Reino Unido, EE.UU. y México. La delegación francesa es la responsable de la elaboración del código para precortados con la asistencia de México, Canadá, EE.UU., Uruguay, Países Bajos. La delegación norteamericana es la responsable del código de germinados. En abril de este año se reunieron en Ottawa los tres grupos redactores y representantes de EE.UU., Canadá, Francia, Chile, Suecia, Dinamarca, Reino Unido, Japón y México a fin de integrar un solo documento con los tres borradores, además de incorporar las otras sugerencias hechas al borrador de la producción primaria por los diferentes países en la pasada reunión del Comité de Codex sobre Higiene de los Alimentos celebrada en Washington, D.C. en noviembre de 1999.

El borrador de código de la producción primaria aborda las buenas prácticas agrícolas (BPA) y las buenas prácticas de manufactura (BPM) para todas las etapas de la producción de frutas y hortalizas, desde el cultivo hasta el empacado. Ofrece un marco general de recomendaciones que permite su adopción uniforme por este sector en lugar de ofrecer recomendaciones detalladas para prácticas, operaciones o productos agrícolas específicos. Los temas que toca son los mismos que se anotaron para la Guía norteamericana. El borrador sigue el formato del Código Internacional


259

Recomendado de Prácticas - Principios Generales de Higiene de los Alimentos - CAC/RCP 1-1969, Rev 3 (1997) del Codex y debería utilizarse conjuntamente con los Principios Generales de Higiene de los Alimentos.

En la reunión 33 del Comité del Codex sobre Higiene de los Alimentos que se verificó en Washington, D.C. en octubre de 2000, se sometieron a consideración los tres borradores de códigos. Se acordó que se integraran en uno solo y se avanzó al paso cinco.

¿Cuáles serían los principales retos y problemas que surgen a partir de estas disposiciones sobre la inocuidad de los alimentos para el caso de México?. Por mencionar algunos de ellos.

INOCUIDAD ALIMENTARIA EN MÉXICO

En principio, México debe atender la inocuidad alimentaría por varias razones.

• Nuestro comercio es principalmente con los EE.UU.

• Somos los principales proveedores de frutas y hortalizas frescas de este mercado por lo que se obtienen cantidades importantes de divisas.

• Las hortalizas son altamente demandantes de mano de obra, y en los últimos años esta mano de obra proviene en gran parte de las zonas indígenas. Estos trabajadores desempeñan en la mayoría de los casos sus labores en condiciones muy anti-higiénicas y viven también de manera deplorable en los campos agrícolas.

• El cultivo de frutas y hortalizas es una actividad muy densa en términos económicos. Utilizan menos del 10 por ciento de la área agrícola cultivada y aportan un 35 por ciento del valor de la producción total generado en esta superficie.

• Algunas zonas agrícolas utilizan "aguas negras" para el cultivo de hortalizas.

• Varias de las hortalizas que exportamos son de las más críticas dentro de esta problemática de la inocuidad como son los tomates, fresas, brócoli, lechugas.

• Existe el peligro potencial de que estas medidas puedan ser utilizadas como barreras técnicas al comercio, como ya ha sucedido en otros casos.

• Las medidas que necesitan implementarse a fin de minimizar la contaminación microbiana en la producción de frutas y hortalizas pueden elevar los costos de producción y, en consecuencia afectar de manera negativa la competitividad de México.

• Obliga al sector productor a diseñar buenas prácticas agrícolas (BPA) y de manufactura (BPM).

• Plantea una nueva relación entre agricultura y ganadería al ser el estiércol crudo una fuente importante de contaminación microbiana.

• De manera similar ejerce presión sobre el manejo de los animales domésticos, sobre todo de aquellos que intervienen en las labores agrícolas y sobre la fauna silvestre.

• Obliga a cambiar algunas de las prácticas que realiza la agricultura orgánica. Por ejemplo, se prohíbe ya el uso que antes se hacía de aguas residuales en este tipo de agricultura y, se imponen restricciones al uso del estiércol crudo.

INOCUIDAD ALIMENTARIA EN EL CASO DEL AGUA

El agua es uno de los insumos críticos desde el punto de vista de la inocuidad, ya que es una de las causas fundamentales de contaminación de las frutas y hortalizas, sobre todo en aquellos casos en que el agua toca las partes comestibles de la planta y por lo tanto las exigencias de calidad del agua de riego agrícola son muy altas. Por ejemplo, para el Sistema de Buenas Prácticas Agrícolas de Guanajuato, la buena práctica agrícola con relación al agua de riego establece que debe utilizarse agua que cumpla con la norma NOM-001-ECOL-1996.

En el caso de agua de pozo que tradicionalmente se le consideraba limpia, ahora no lo es. La buena práctica agrícola recomienda analizar microbiológica y químicamente el agua


260

proveniente de los pozos viejos o simplemente no utilizar esta agua. Ahora se exige también que los trabajadores agrícolas dispongan de agua potable para beber y lavarse las manos. Se deben atender en este caso las normas respectivas de la Secretaría de Salud. De manera similar en el Sistema se recomienda el control de los animales para impedir la contaminación por el estiércol de las fuentes del agua.

NORMA OFICIAL MEXICANA 001

La NOM 001 establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en bienes nacionales y aguas que pueden ser utilizadas para riego agrícola como ríos y embalses naturales y artificiales. En estos contaminantes se incluyen los básicos: grasas y aceites, sólidos sedimentables, sólidos suspendidos totales, demanda bioquímica de oxígeno, nitrógeno total y fósforo total; metales pesados y cianuro; y contaminantes patógenos (coliformes fecales) y parasitarios (huevos de helmintos).

El problema del agua es grave, ya que su contaminación ha venido aumentando según la Comisión Nacional del Agua debido al crecimiento demográfico, al desarrollo urbano e industrial y al uso irracional del recurso, que han propiciado que se viertan a ríos, canales y cuerpos de agua volúmenes grandes de agua residuales afectando suelos, cultivos y la salud humana y animal. Se estima que un 75 por ciento de las aguas superficiales del país están entre contaminadas y excesivamente contaminadas. ¿Cómo controlar su calidad sobre todo si es agua rodada o se desconoce su origen?. NORMA OFICIAL MEXICANA FITO-2000

El 31 de octubre de 2000, la entonces SAGAR (hoy Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación, SAGARPA) emitió una norma oficial mexicana, con carácter de emergencia, en donde se incluían los requisitos y especificaciones para la aplicación y certificación de buenas prácticas agrícolas en los procesos de producción de frutas y hortalizas frescas(NOM-EM-034-FITO-2000).

INOCUIDAD ALIMENTARIA Y RETOS PARA LA AGRICULTURA

La agricultura está ante retos importantes a los que no se había enfrentado antes, ya que se trata de minimizar riesgos microbianos en espacios abiertos y en donde se manejan aguas, estiércoles, animales domésticos, de tiro y silvestres, y en donde existe también la presencia de trabajadores agrícolas, todos ellos con la potencialidad de contaminar las frutas y hortalizas que se están cultivando. Otra de las causas fundamentales de contaminación lo constituyen las heces fecales de los animales y de los humanos, de aquí la necesidad de implementar buenas prácticas agrícolas para el manejo de estiércoles en la agricultura (composteo, no aplicar estiércol crudo, alargar el tiempo entre la aplicación del estiércol y la cosecha, por ejemplo). ¿Qué hacer con las heces fecales de los animales de tiro que participan en el cultivo?. ¿Qué medidas tomar respecto a los animales silvestres que invaden y defecan en el campo de cultivo?.¿Cómo minimizar el riesgo de contaminación proveniente del estiércol de explotaciones ganaderas adyacentes que puede ser arrastrado al cultivo de hortalizas?.

Aparte de las hortalizas, los cereales enfrentan también problemas relacionados con la inocuidad que tienen que ver con la presencia de micotoxinas. En el caso del sector pecuario, los problemas más conocidos actualmente son los ya mencionados de las hormonas y Salmonelas en huevo y pollos y la encefalopatía espongiforme (vacas locas) sólo por citar algunos.

Todo esto obliga a diseñar un esquema diferente para hacer y enseñar agricultura. En este sentido es un reto importante para todos aquellos que de alguna manera tienen que ver con el sector agrícola, y por ahora fundamentalmente con la actividad exportadora pero en un mediano plazo también con la producción para el mercado doméstico.

A partir del 10 de julio de 2001, la SAGARPA adquiere competencia en Inocuidad Alimentaría, expresada en el Reglamento Interior de la SAGARPA y posteriormente en la Ley Federal de Desarrollo Rural Sustentable, estableciendo atribuciones específicas para el


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Servicio Nacional de Sanidad, Inocuidad y Calidad Agroalimentaria (SENASICA). Entre sus princi-pales atribuciones están las siguientes: establecer políticas, lineamientos, programas y estrategias que coadyuven a mejorar la inocuidad de los alimentos de origen animal, vegetal, acuícola y pesquero; proponer reglamentos y normas relacionadas con la inocuidad de los alimentos; y verificar y constatar la inocuidad de los productos agrícolas, pecuarios, acuícolas y pesqueros que se introducen al país o se movilizan en el mismo. Los objetivos del Servicio son los siguientes: asegurar que los alimentos de origen vegetal, animal, acuícola y pesquero, sean inocuos y de calidad para los consumidores; y promover, asegurar y facilitar el acceso de los alimentos a los mercados nacionales e internacionales, al cumplir con los estándares sanitarios. Existe también un programa de apoyo a los productores agro-pecuarios en Alianza para el Campo.

De manera similar se ha establecido una oficina para la prevención de riesgos sanitarios en la Secretaría de Salud.

LITERATURA CITADA

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INDUSTRIALIZACIÓN DE PRODUCTOS AGROPECUARIOS – AGROFAZ VOLUMEN 3 NÚMERO 1, 2003

263

FORMULACIÓN Y ELABORACIÓN DE SALCHICHA PARA ASAR SABOR CHORIZO, PARA EVALUAR TEXTURA, COLOR Y NIVEL DE AGRADO

Formulation and Preparation of Chorizo Flavor Grill Sausage to Evaluate Texture, Color and Level Acceptance

Sergio Abundiz Gallegos1, Edgar Iván Marmolejo Saucedo1, María del Carmen Reza Vargas1 y

Miguel Aguilera Ortíz1

1Universidad Juárez del Estado de Durango.Facultad de Ciencias Químicas. Ave. Artículo 123 s/n, Fraccionamiento Filadelfía. Gómez Palacio, Dgo. Tel. 01 (871) 7 15 88 10 Fax 01 (871) 7 15 29 64. e-mail: [email protected]

RESUMEN

Los embutidos son preparados, general-mente a base de carne u otras sustancias de origen animal, principalmente de cerdo, condimen-tados y conservados dentro de un trozo de intestino llamado vulgarmente tripa. El objetivo de este trabajo fue elaborar salchicha para asar sabor chorizo con concentraciones (0, 7, 8.5 y 10 %) de saborizante para ofrecer al consumidor una nueva alternativa de consumo. Para el análisis de textura (fuerza al corte) se usó una cuchilla warner-bratzler blade de aluminio observándose, según el análisis de varianza, que existe diferencia entre los tratamientos. Los datos de textura se sometieron a un análisis de comparación de medias por la prueba de Duncan, encontrándose diferencia mínima significativa en las concentra-ciones de 8.5 y 10 por ciento. Para el análisis de color (triestímulo: a, b, L) se usó un colorímetro Minolta, observándose, según el análisis de varianza, que existe diferencia en los parámetros a y b. Los datos de color (a, b) se sometieron a un análisis de comparación de medias por la prueba de Duncan, encontrando diferencia mínima signi-ficativa para el parámetro a en las concentraciones de 8.5 y 10 por ciento. Para realizar la prueba de nivel de agrado con una escala de cinco puntos se utilizaron 30 jueces consumidores. Los datos se analizaron mediante la prueba no paramétrica de Friedman con un nivel de significancia de 0.05. De acuerdo a los resultados obtenidos se determinó que la salchicha para asar con concentración de 10 por ciento de saborizante fue la mejor. Palabras clave: Salchicha, chorizo, saborizante.

SUMMARY The inlays are prepared, generally with and

other substances of origin animal, mainly of pig, condiment and conserved whitin a piece of intestine called vulgarly gut. The objective of this project was to elaborate sausage to roast flavor chorizo with flavoring concentrations (7, 8.5 and 10 %) to flauored offer to the consumer a new alternative of consumption. For the texture analys (force to the cut) aluminium blade was used observed according to the variance analysis of variance that existed difference amonk the treatments. The texture data was put under an analysis of comparison of averages by the test of Duncan, test resulting significant minimum difference in the concentrations of 8.5 and 10 percent. For the color analys (tristimulus: a, b and L) a Minolta colorimeter was used being observed according to the analysis of variance that existed difference in the parameters a and b. The data of color (a and b) were put under an analysis of comparison of of averages by the Duncan test, resulting significant minimum difference in the concentration of 8.5 and 10 percent. In order to make the test of level of taste with a scale of five points 30 consuming judges were used. The data were analyzed by means of nonparametric test of Friedman with a level of significance of 0.05. According to the obtained results it was determined that the sausage to roast with concentration of 10 percent of flavoured was the best. Key words: Sausage, chorizo, flavor.

INTRODUCCIÓN

Los productos cárnicos procesados se

definen como aquellos en los que se han modificado las propiedades de la carne fresca


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mediante el empleo de una o más técnicas, tales como un picado o trituración, adición de condimentos, modificación del color o tratamiento térmico. Entre los productos cárnicos procesados se incluyen el jamón curado y una variedad casi interminable de embutidos (Forrest y Col., 1979). Es muy antigua la costumbre de rellenar los intestinos de los animales con carne picada, salada y sazonada con especias. Esto puede considerarse como un desarrollo lógico relacionado con la utilización económica de todas las porciones comestibles de las canales de los animales utilizados para fines alimenticios. Los embutidos secos son un tipo que se ideó en las regiones cálidas de Italia y en el sur de Francia. En el clima frío del norte de Europa se creó una variedad de embutidos frescos semidesecados, ahumados y cocidos. A excepción de los embutidos frescos y voluminosos que en ocaciones no se venden con cubierta protectora, todos los demás embutidos se preparan con envolturas naturales o artificiales. Originalmente, estas envolturas fueron de origen animal, pero en los últimos años se han popularizado las artificiales hechas de hidrocelulosa y de materiales plásticos (Libby y James, 1981). Las cubiertas artificiales se elaboran desde 1920, se han elaborado cubiertas artificiales de hidrocelulosa en tamaños y formas artificiales semejantes a las cubiertas animales. Las cubiertas artificiales son transparentes y translucidas. Además, son permeables y en cuanto a su resistencia se comparan muy favorablemente con toda la variedad de envolturas animales. Estas envolturas son humedecidas al momento en que se utilizan como receptáculos de las pastas de embutidos, debido a que esto les proporciona flexibilidad y facilidad en su manejo (Prandl y Col., 1994). La salchicha con sus múltiples variedades es el producto cárnico más representativo de los embutidos cocidos, no sólo por su volumen de producción y por lo tanto de consumo, sino por sus características fisicoquímicas y sensoriales. La formación de la emulsión cárnica dependen de factores como pH, cantidad de grasa, temperatura de emulsificación, tamaño de la partícula de grasa, presencia de emulsificantes, cantidad y tipo de proteínas, etc. (Mendoza, 1990). El chorizo es un tipo sumamente especializado de embutido, con

especias; generalmente hecho sólo de carne de cerdo, pero a veces contiene un porcentaje pequeño de carne de vacuno. La carne es molida a punto medio y fina, se mezcla con sal, sazonadores, nitritos y nitratos. Los sazonadores incluyen ajo, pimienta, chile y vinagre (Givaudan, 1989). Se somete a un proceso de maduración. Durante esta etapa se desarrollan los olores y sabores típicos de estos productos, además, las partículas de carne se aglutinan y la pasta se enrojece (Mendoza, 1990). Textura “es la propiedad mecánica de los alimentos que es detectada por los sentidos del tacto, la vista y el oído, y que se manifiesta cuando el alimento sufre una deformación”. La medición instrumental de la textura fue propuesta como una alternativa a la evaluación sensorial con el fin de superar los principales inconvenientes y limitaciones de esta última: la gran variabilidad que puede existir en los resultados, la dificultad en la ejecución de las pruebas y las peculiaridades de la interpretación de los resultados (Anzaldúa, 1992). Uno de los equipos más modernos para la medición de textura de alimentos aplicable a pruebas fundamentales, empíricas e imitativas, es el Analizador de Textura TA-XT2i; dicho instrumento es solamente auxiliar de la evaluación sensorial. En los alimentos este instrumento es para medir la textura mediante la técnica de perfil de textura instrumental. Su procedimiento es comprimir una muestra pequeña de alimento varias veces consecutivas para imitar la mordida y la masticación (Anzaldúa, 1992). El color en los alimentos es debido a los pigmentos naturales que en ellos se encuentran, mismos que pueden ser agregados durante el procesamiento térmico o desarrollados debido a numerosas reacciones bioquímicas. El color en los alimentos es muy importante, ya que es el primer contacto que se tiene con los mismos. La mayoría de los alimentos tanto en forma natural o procesada, tiene un color característico y bien definido, por el cual el consumidor los identifica (Badui, 1984). La evaluación sensorial se define como las propiedades que tiene un alimento y que el consumidor toma en cuenta para aceptarlo o rechazarlo. Los “instrumentos” principales para efectuar la evaluación sensorial son los órganos sensores y la capacidad integradora de los jueces.


265

Se llama juez al individuo que está dispuesto a participar en una prueba para evaluar un producto valiéndose de la capacidad perceptiva de uno o varios de sus sentidos (Pedrero y Pangborn, 1989). El objetivo de este trabajo fue elaborar salchicha para asar sabor chorizo con concentraciones (0, 7, 8.5 y 10 %) de saborizante con la finalidad de obtener salchichas con una textura, color y nivel de agrado al menos igual o mejor a las comerciales.


Se trabajó con 720 g de saborizante (chorizo) para eleborar las salchichas, realizando tres repeticiones de cada tratamiento (0, 7, 8.5 y 10 %) para posteriormente evaluar la textura (fuerza al corte), el color (triestímulo) y el nivel de agrado (escala hedónica) utilizando cincuenta jueces consumidores. Se alaboraron las mezclas en orden como aparecen los ingredientes, posteriormente se mezclan lo más homogéneo posible, para distribuir todos los ingredientes. Se embute la pasta para darle forma a las salchichas con un peso aproximado de 100 g cada una, se someten a una cocción en una mezcla de agua-vinagre (50:50) hasta alcanzar una temperatura interna en la salchicha de 75 ºC. Se retiran las salchichas inmediatamente y se dejan enfriar a temperatura ambiente. Posteriormente se llevan a cabo evaluaciones sensoriales, análisis de textura y análisis de color. La evaluación sensorial se llevó a cabo por medio de una escala hedónica estructurada con valores de uno a cinco. El análisis de textura (fuerza al corte) se realizó por medio de un analizador de textura TA-XT2i, usando como aditamento una cuchilla warner-blatzler wade de aluminio. Para el análisis de color se utilizó un colorímetro Minolta CR-300, a través de una prueba de triestímulo con tres parámetros de color: a (rojo a verde), b (amarillo a azul) y L (luminosidad). Para la textura y el color se utilizó un diseño de experimentos unifactorial completa-mente al azar con cuatro tratamientos y tres repeticiones. Para el nivel de agrado se usó un diseño unifactorial con cuatro tratamientos y treinta jueces consumidores tomados de una población completamente al azar. Los datos se analizaron para la textura y color por medio de un análisis de

varianza con un nivel de significancia de 0.05; si se encuentra diferencia significativa entre los tratamientos se procederá a hacer una prueba de comparación de medias, por la prueba de Duncan. Para el nivel de agrado se usó la prueba no paramétrica de análisis de varianza de rangos de Friedman, con un nivel de significancia de 0.05.


Medición de Textura

Los resultados obtenidos para la medición de textura en salchichas para asar a diferentes concentraciones de saborizante se dan en el Cuadro 1. El análisis de varianza realizado a las diferentes pruebas de textura en salchichas revelan que se encontró diferencia significativa entre los tratamientos. De la comparación de medias por medio de la prueba de Duncan, ésta arroja que el control tuvo diferencia con todos los tratamientos, mientras que las salchichas elaboradas con 7 y 10 porciento de saborizante respectivamente si tuvieron diferencia significativa con respecto a las elaboradas con el 8.5 porciento. El comportamiento observado anteriormente para los diferentes tratamientos revela que los valores obtenidos para la textura son más altos que el control, con esto se dice que dicha textura fue al menos igual o mayor que una tradicional al ser comparadas ambas. Aunque, cabe señalar que se esperaba que los valores para la textura de todos los tratamientos usados fueran casi iguales, pudiendo observar que el tratamiento de 8.5 por ciento fue el que tuvo el comportamiento menor que los otros dos tratamientos

Cuadro 1. Resultados de la medición de textura de salchichas para asar con diferentes concentra-ciones de saborizante (chorizo).

Tratamientos (%)

Textura N mm-1

0 8.81 7 17.22

8.5 13.02 10 16.28


266

Medición de Color

Los resultados obtenidos para la medición de color en salchichas para asar a diferentes concentraciones de saborizante se muestran en el Cuadro 2. El análisis de varianza realizado a las diferentes mediciones de color en salchichas revela que no hubo diferencia significativa en el parámetro L entre los tratamientos, mientras que sí lo hubo para los parámetros a y b. De la comparación de medias por medio de la prueba de Duncan, ésta arroja que encontró diferencia mínima significativa para el parámetro a en las concentraciones de 8.5 y 10 por ciento. De lo anterior se desprende que al igual que la textura, el comportamiento observado para los diferentes tratamientos revela que los valores obtenidos para el color son más altos que el control; con esto se dice que dicho color fue al menos igual o mayor que una tradicional al ser comparadas ambas. Sí se enfoca específicamente en el parámetro a (rojo a verde), éste sería la referencia principal, que aunque la prueba es por triestímulo, se sabe de antemano que valores positivos altos quieren decir que el color predominante es el rojo, y como nuestro producto terminado su atractivo principal es dicho color, se estaría hablando que el mejor tratamiento fue el de 8.5 por ciento.

Cuadro 2. Resultados de la medición de color de salchichas para asar con diferentes concentra-ciones de saborizante (chorizo).

Tratamientos

(%) Parámetro

L Parámetro

a Parámetro

b 0 35.42 12.35 10.55 7 34.36 21.23 23.52 8.5 32.56 25.77 22.99 10 29.29 20.04 20.38

Medición del Nivel de Agrado

Los resultados obtenidos para la medición

de nivel de agrado en salchichas para asar a diferentes concentraciones de saborizante se muestran en el Cuadro 3. El análisis de varianza de rangos de Friedman realizado a las diferentes pruebas de nivel de agrado en salchichas revelan que el tratamiento con 10 porciento de saborizante

resultó con un mayor agrado por parte del público consumidor, mientras que el de menor agrado fue el tratamiento con 8.5 por ciento, como se muestra en la. Posteriormente al comparar las salchichas con saborizante y la tradicional, la primera tuvo más aceptación por parte del público consumidor que la última. Se puede decir que sensorialmente hablando fue mejor la salchicha con sabor a chorizo que la salchicha tradicional. Cuadro 3. Resultados de la medición de nivel de agrado de salchichas para asar con diferentes concentraciones de saborizante (chorizo).

Tratamientos

(%) Nivel de agrado

0 4.0333 7 4.0000

8.5 3.6333 10 4.1000

CONCLUSIONES

Por los resultados se puede afirmar que

todas las concentraciones de saborizante, tienen una textura (fuerza al corte) igual o parecida a las salchichas elaboradas tradicionalmente. En el color se comrobó que las salchichas con diferentes concentraciones de saborizante poseen un color (parámetro a) mejor que las elaboradas tradicionalmente. En el nivel de agrado se comprobó que las salchichas con diferentes concentraciones de saborizante son mejores que las elaboradas tradicionalmente, ya que esto pudo ser comprobado con los resultados que se obtuvieron de los treinta jueces. Llegando así a que la hipótesis fue aceptada, porque tanto en la textura, color así como en el nivel de agrado, las salchichas con diferentes concentraciones de saborizante (chorizo) fueron aceptadas, ya que uno de los objetivos era que la salchicha para asar conservara sus propiedades que caracterizan este tipo de embutidos, además impartirle un sabor diferente, que para este caso fue el de chorizo, ofreciéndole al consumidor una opción más en el mercado. En base a todo lo anterior se puede afirmar que esta nueva alternativa de consumo (salchicha para asar sabor chorizo) puede llegar a competir con los productos existentes en el


267

mercado y donde a final de cuentas el público consumidor va a decidir cuál producto escoge.

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FISIOLOGÍA VEGETAL – AGROFAZ VOLUMEN 3 NÚMERO 1, 2003

269

RESPUESTA AL ESTRÉS Y CRECIMIENTO DE PLÁNTULAS CUYAS SEMILLAS FUERON IRRADIADAS CON LÁSER DE BAJA INTENSIDAD

Stress Response and Growth in Seedlings Developed From Seeds Irradiated with Low Intensity Laser

Adalberto Benavides-Mendoza1, Julia Garnica-Serna1, Alexandre Michtchenko2, Claudia Hernández-Aguilar2,

Homero Ramírez-Rodríguez1, José Hernández-Dávila1 y Valentín Robledo-Torres1

1Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Buenavista, Saltillo, Coah. 25315 México.

E-mail: [email protected] 2Instituto Politécnico Nacional. Zacatenco, México, D.F.

RESUMEN

El presente estudio se planteó con el

objetivo de determinar si la irradiación de las semillas de trigo con un láser de baja intensidad modifica la germinación en medio salino y el crecimiento y morfología de las plántulas. Se aplicaron cuatro tratamientos de irradiación (0, 0.3, 0.6 y 1.2 J cm-2) con un láser de AsAlGa (λ=650 nm, potencia 30 mW) por 60 segundos. Posterior a la irradiación las semillas fueron germinadas a temperatura ambiente en soluciones de 0, 60, 120 y 180 mM de NaCl y transferidas a charolas germinadoras en el invernadero. En las plántulas se determinó la biomasa y la densidad estomática adaxial y abaxial. No se encontraron diferencias estadísticamente significativas para el número de semillas germinadas. La biomasa de la raíz aumentó significativamente con el tratamiento de 0.6 J cm-2. La biomasa aérea no mostró cambios. Sin estrés salino la densidad estomática aumentó significativamente en el mismo tratamiento de 0.6 J cm-2. En cambio bajo estrés salino la densidad estomática de las plántulas fue disminuida por la irradiación de las semillas. Se concluyó que la germinación de las semillas en medio salino no fue modificada por la irradiación con láser AsAlGa. El crecimiento y morfología de las plántulas fue modificado por la irradiación de la semilla. Palabras clave: Estomas, trigo, tolerancia al estrés, salinidad, láser.

SUMMARY

The present study dealt with the objective of determining if the irradiation of wheat seeds with

a low intensity laser modifies the germination in a saline environment and the seedling growth and morphology. Seed irradiation was applied (0, 0.3, 0.6 1.2 J cm-2) with a laser of AsAlGa (λ= 650 nm, power 30 mW) for 60 seconds. After irradiation the seeds were germinated at room temperature in solutions of NaCl 0, 60, 120, and 180 mM, then transferred to polystyrene containers in the greenhouse. It was determined seedling weight and stomatal density at the abaxial and adaxial leaf sides. There were not significant differences for the number of germinated seeds. The root weight increased significantly with the treatment of 0.6 J cm-2. The leaf and stem weight did not show changes. Without salinity stress, the stomatal density increased significantly with the laser treatment of 0.6 J cm-2. On the other hand, under salinity stress the stomatal density was diminished as consequence of seed laser irradiation. It was concluded that wheat seed germination was not modified with AsAlGa laser irradiation. The seedling growth and morphology were modified as result of seed irradiation. Key words: Stomata, wheat, stress tolerance, salinity, laser.

INTRODUCCIÓN

El término LASER es acrónimo de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Un láser es un dispositivo que produce un haz coherente de radiación óptica por medio de la transición energética de electrones, iones o moléculas hacia estados metaestables utilizando luz, descargas eléctricas u otros estímulos. La transición del estado metaestable hacia el estado


270

basal normal es acompañado por la emisión de fotones que forman un haz coherente. La aplicación de lásers de alta intensidad es común en la electrónica, comunicaciones y cirugía.

Por otra parte, el uso de lásers de baja intensidad (o lásers “fríos”) es una técnica aplicada para modificar el comportamiento celular y molecular de diferentes tejidos vivos. Su aplicación más amplia es de carácter médico (Giavelli et al., 1998; Harazaki y Isshiki, 1997) aunque algunos reportes indican que su aplicación en plantas y plántulas aumenta el crecimiento y la tolerancia a ciertas enfermedades (Ouf y Abdel-Hady, 1999). Asimismo las células del epicótilo de Vicia faba presentaron mayor tolerancia a la exposición a radiación UV después de la irradiación con un láser de baja intensidad de He-Ne (Qi et al., 2000).

La irradiación de semillas con lásers de baja intensidad da lugar a incremento en la biomasa de las plantas (Ouf y Abdel-Hady, 1999; Ivanova y Stoyanova, 2000), en la producción de frutos (Gladyszewska et al., 1998a) en las propiedades mecánicas de las semillas de la siguiente generación (Koper et al., 1999) o bien en la tolerancia a bajas temperaturas de las plántulas después de la germinación de las semillas irradiadas (Podleśna y Podleśny, 2001).

Hasta el momento no se dispone de información acerca de si la irradiación con un láser AsAlGa modifica la tolerancia de las semillas a la salinidad, así como si las plántulas obtenidas de dichas semillas muestran cambios en los caracteres epidérmicos como la densidad y el índice estomáticos. Por ello el presente trabajo se planteó con el objetivo de determinar si la irradiación de las semillas de trigo con un láser de baja intensidad modifica la germinación en un medio salino y si dicha irradiación cambia el crecimiento y morfología de las plántulas.


Se utilizaron semillas de trigo de la variedad suchi homogéneas para tamaño, color y peso con porcentaje de humedad de 7.56 por ciento. En las semillas se aplicaron cuatro diferentes tratamientos de irradiación (0, 0.3, 0.6 y 1.2 J cm-2) empleando como fuente emisora un

láser de AsAlGa (Arsénico-Aluminio-Galio) (λ=650 nm, potencia 30 mW) (Figura 1). El tiempo de irradiación fue de 60 segundos.

Figura 1. Irradiación de las semillas con el láser de AsAlGa.

Ocho días después de la irradiación las

semillas fueron germinadas en cajas petri, colocando 18 semillas por caja, a temperatura ambiente en soluciones de 0, 60, 120 y 180 mM de NaCl. Pasados tres días se contabilizó el número de semillas germinadas las cuales fueron transferidas a charolas germinadoras de polies-tireno expandido en el invernadero. Como sustrato se utilizó peat moss Premier #3.

En las plántulas se determinó la biomasa y la densidad estomática adaxial y abaxial en la región central de la hoja más joven totalmente expandida con el método de obtención de una impresión foliar con resina de xileno-poliestireno. El diseño experimental utilizado fue un factorial completo con cuatro tratamientos de irradiación, cuatro tratamientos salinos y cuatro repeticiones. Sobre los datos se llevaron a cabo análisis de varianza y la prueba DMS de comparación de medias.


No se encontraron diferencias estadística-mente significativas entre los tratamientos en el


271

número de semillas germinadas. Este resultado es diferente a los trabajos reportados en donde la aplicación de un láser de HeNe aumenta la germinación de todas las especies vegetales probadas (Ouf y Abdel-Hady, 1999; Koper et al., 1999; Gladyszewska et al., 1998a y 1998b; Podleśny y Koper, 1998). Se cree que la percepción del estímulo del láser HeNe ocurre vía fitocromos en una reacción dependiente de Ca2+ (Skvarko y Demkiv, 1994). Es posible entonces que el estímulo originado por el láser AsAlGa sea percibido o transducido de forma diferente o bien que el tiempo transcurrido entre la irradiación y la siembra de alguna manera modificara o atenuara el estímulo.

Por otra parte, la biomasa de la raíz fue modificada tanto por la irradiación de la semilla como por la exposición al ambiente salino durante la germinación (Cuadro 1). En el caso de la biomasa aérea no se encontró diferencia significativa. Otros autores describieron un aumento en la biomasa aérea de las plantas al irradiar las semillas con un láser HeNe (Ivanova y Stoyanova, 2000). Las diferencias en los resultados pueden provenir nuevamente del uso de distinto láser, número de exposiciones o bien por diferente sensibilidad de las especies vegetales utilizadas.

Cuadro 1. Valores promedio de la biomasa fresca de la raíz en las plántulas de trigo cuyas semillas fueron irradiadas y sometidas a estrés salino. Tratamiento 0

J cm-2 0.3

J cm-2 0.6

J cm-2 1.2

J cm-2 0 NaCl 60 NaCl 120 NaCl 180 NaCl

0.0104b† 0.0267a 0.0282b 0.0178c

0.0153b 0.0329a 0.0263b 0.0334b

0.0239a 0.0358a 0.0453a 0.0441a

0.0189b 0.0228b 0.0180c 0.0324b

† Promedios seguidos de la misma letra no son diferentes según una prueba DMS (α=0.05).

En ausencia de irradiación láser de la semilla la densidad estomática adaxial y abaxial de las plántulas fue modificada de manera errática conforme la semilla fue sometida a mayor concentración de sales. Por su parte, en las semillas irradiadas que no fueron sometidas a estrés salino se obtuvo un incremento significativo en la densidad estomática de las plántulas (Cuadro 2). En cambio en las semillas irradiadas sometidas al estrés salino se observó una tendencia clara hacia la disminución de la densidad estomática en las plántulas conforme aumentó la concentración salina a que fue expuesta la semilla (Figura 2).

Un comportamiento análogo para la densidad estomática fue observado en plántulas de chile bajo estrés de frío cuya semilla fue tratada con señalizadores del estrés (Benavides-Mendoza et al., 2002). Por ello puede suponerse que de alguna manera el estímulo del láser se relaciona con la activación del sistema bioquímico de la planta que tiene que ver con la tolerancia al estrés, tal como fue demostrado por Kapelev (1989) al encontrar mayor actividad de lipasa (una enzima involucrada en las cascadas de transducción de señales de estrés) en semillas de Nepeta cataria tratadas con un láser HeNe. Cuadro 2. Valores promedio de la densidad estomática adaxial y abaxial (estomas mm-2) en las plántulas de trigo cuyas semillas fueron irradiadas con láser de AsAlGa sin someterse a estrés salino durante la germinación.

Tratamiento 0 03 06 12

-Densidad estomática adaxial -Densidad estomática abaxial

84.86b

74.68a

112.02b

78.07a

132.38a

95.04b

101.83b 78.07a

† Promedios seguidos de la misma letra no son diferentes según una prueba DMS (α=0.05).


272

Figura 2. Disminución en la densidad estomática adaxial y abaxial de las plántulas de trigo provenientes de semillas irradiadas con láser AsAlGa (0.6 J cm-2) y germinadas en medio salino.

CONCLUSIONES

La germinación de las semillas en medio salino no fue modificada por la irradiación láser. El crecimiento y morfología de las plántulas fue modificado por la irradiación de la semilla.

LITERATURA CITADA Benavides-Mendoza, A., F. Ramírez-Godina, V.

Robledo-Torres, H. Ramírez-Rodríguez, R.K. Maiti. 2002. Pepper seed treatment with salicylic and sulfosalicylic acid modifies seedling epidermal anatomy and cold stress tolerance. Crop Research 24:19-25.

Giavelli, S., G. Fava, G. Castronuovo, L. Spinoglio, A. Galanti. 1998. LLLT in osteoarticular diseases in geriatric patients. Radiol. Med. 95:303-309.

Gladyszewska, B., R. Koper, K. Kornarzynski. 1998a. Application and results of pre-sowing laser biostimulation of tomato seeds. Inzynieria Rolnicza 2:37-44.

Gladyszewska, B., B. Kornas-Czuczwar, R. Koper, S. Lipski. 1998b. Teoretical and practical aspects of pre-sowing laser biostimulation of te seeds. Inzynieria Rolnicza 2:21-29.

Harazaki, M. and Y. Isshiki. 1997. Soft laser irradiation effects on pain reduction in orthodontic treatment. Bull. Tokyo Dent. Coll. 38:291-295.

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Kapelev, O. I. 1989. The effect of pre-sowing OKG-II laser irradiation on the swelling and main enzymatic processes of catmint seeds. Sbornik-Nauchnykh-Trudov-Gosudarstvennyi-Nikitskii-Botanicheskii-Sad. 108:137-144.

Koper, R., B. Kornas-Czuczuwar, T. Procniak, J. Podlesnv. 1999. Effect of pre-sowing laser biostimulation of white lupine sedes on mecanical properties of crop yield. Inzynieria Rolnicza 2:21-28.

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Podleśny, J. and R. Koper. 1998. Effectiveness of pre-sowing tratment of white lupine seeds with laser radiation. Zeszyty-Problemowe-Postepow-Nauk-Rolniczych 454:255-262.

Qi, Z., M. Yue, X.L. Wang. 2000. Laser pretreatment protect cells of broad bean from UV-B radiation damage. J. Photochem. Photobiol. B 59:33-37.

Skvarko, K.O. and O.T. Demkiv. 1994. Changes in the Ca2+ content and intracellular pH in cress (Lepidium sativum) under the influence of laser radiation. Fiziologiya-i-Biokhimiya-Kul'turnykh-Rastenii 26:26-32.

RECURSOS FORESTALES - AGROFAZ VOLUMEN 3 NÚMERO 1, 2003

273

IMPACTO ECOLÓGICO DE LAS ACTIVIDADES DE MANEJO EN LOS BOSQUES DE CHIHUAHUA

Ecological Impact of the Management Activities at the Chihuahua Forest

Celso Manuel Valencia Castro1, Manuel Sosa Cerecedo2, Jorge Jiménez Castro2 y Alma Delia Báez González3

1Universidad Juárez del Estado de Durango. Facultad de Agricultura y Zootecnia.

Apartado Postal 1-142. C.P. 35000. Gómez Palacio, Dgo. Tel. 01 (871) 7-11-89-18. E-mail: [email protected] 2Universidad Autónoma de Chihuahua. Facultad de Zootecnia.

3Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias, Chihuahua.

RESUMEN

Los aprovechamientos forestales ocasio-

nan en menor o mayor grado, impactos que se pueden reflejar en los atributos de la comunidad vegetal y en la disminución progresiva del diámetro de los tallos de las especies más explotadas. El propósito de este estudio fue analizar estos efectos en los bosques del Estado de Chihuahua. Un total de 100 sitios ubicados al azar en 25 predios fue inventariado; se incluyeron cuatro asociaciones arbóreas de pino encino y de pino. En cada sitio se estableció una parcela circular de 1000 m2 y una más de 50 m2 en el centro de ésta. En la primera se registraron los datos del arbolado y en la segunda se evaluó el renuevo. Se analizaron las variables diámetro normal con corteza a la altura del pecho (dap), altura del árbol, densidad y composición florística. El análisis de la información se realizó mediante estadística descriptiva, y se aplicó el análisis de discriminantes para evaluar la importancia de 11 especies forestales en la distinción del grado de explotación. Se encontró que el valor modal de la densidad a partir de la clase diamétrica 5 (25 cm) es cero árboles por ha, lo cual denota una extracción intensa de madera. Esta se refleja también en la altura media del arbolado de 11.2 m ± 5.12 m, aproximadamente 61 por ciento de los árboles se encontraron entre los 4 y 12 m y únicamente el 1.6 por ciento rebasó la altura de 20 m. Las especies de pino más abundantes y constantes en los bosques de Chihuahua son el Pinus durangensis, el P. arizonica y el P. engelmannii; los encinos (Quercus spp) presentaron una gran abundancia y una gran constancia relativa (71.4%). Se buscaron

discriminadores efectivos de los tres grupos formados a priori por las tres categorías (baja, media y alta) utilizadas para expresar el grado de explotación. La primer función discriminante incluyó el 69.92 por ciento de la variación total, y un coeficiente de correlación canónica igual a 0.699; encontrándose diferencia entre grupos a un nivel de probabilidad de 0.05. Las especies que más participan en la discriminación son: Pinus lumholtzii, P. arizonica, P. leiophylla, P. ayacahuite, P. engelmannii P. durangensis. Los resultados anteriores indican una condición baja en los ecosistemas forestales evaluados; se encontró relación entre el nivel de explotación y la abundancia de las especies arbóreas, en los sitios con explotación baja y media es mayor la densidad de las principales especies de pino Palabras clave: Manejo del bosque, impactos, diámetro a la altura del pecho, altura del árbol, distribución de especies.

SUMMARY

Forestry exploitation promote, in a minor or

major degree, impacts that could be reflected in both vegetal community attributes as well as in the progressive diameter reduction of the most exploited species. The objective of this research was to analyze those effects on some forestry areas in Chihuahua. A total of 100 sites randomly located on 25 properties were inventoried; four arboreal associations of oak-pine, and pine were included. A circular plot (1000 m2) was established in each site to evaluate arboreal condition. In addition, spouting dynamic was evaluate in a subplot (50 m2) concentrically located inside the


274

main plot. Normal sprouting dynamic was evaluated, tree height, descriptive statistics; discriminate analysis was considered to evaluate the relative importance or 11 forestry species to distinguish exploitation ratio. Results of this study indicated an intense wood extraction. In fact, modal density value for class five trees (25 cm diameter) was zero species per ha. Height tree average was 11.2 ±5.12 m; while 61percent of arboreal population measured 4 to 12 m height, only 1.6 percent exceeded 20 m. The more abundant and constant pine species in Chihuahua forest were Pinus durangensis, P. arizonica, P. engelmanii, Oaks (Quercus spp.) were also abundant and with a great relative constancy (71.4%). To express exploitation ratio, effective discriminators from the three formed groups in each category (low, medium, high) were utilized. First discriminate function included 69.92 percent of the total variation and a canonical correlation coefficient of 0.699; differences (P<.05) among groups were observed. Species more involved in defining discrimination ratio were P. lumholtzii P. arizonica, P. leiophylla, P. ayacahuite, P. engelmannii, P. durangensis. Results of this study indicate a low condition among the evaluated forest ecosystems. A relationship between exploitation degree and abundance of arboreal species was observed. Sites with low exploitation had the greatest density of main pine species. Key Words: Forest management, impacts, bosom height diameter, tree height, species distribution.

INTRODUCCIÓN

Las variables que en forma tradicional se

han considerado en la estimación de la producción y/o productividad de los ecosistemas forestales son el diámetro normal a la altura del pecho y la altura total de los árboles. A partir de éstas se calculan otras como el área basal y el volumen maderable, las cuales son a menudo más utilizadas para expresar las existencias y producciones de las masas forestales.

Por otra parte, siendo el tallo el principal interés de los técnicos forestales, se podría pensar que las actividades de manejo orientadas

al aprovechamiento de éste ocasionan en menor o mayor grado impactos que se pueden reflejar en la densidad de árboles, sea ésta considerada en las diferentes categorías diamétricas o por especie, y en las dimensiones de éstos.

En opinión de Buongiorno y Michie (1980) la condición de un sitio de bosque irregular en un instante dado esta determinada por el número de árboles por hectárea presente en cada clase diamétrica. Acorde con estos autores, la caracterización de un predio con bosques de selección deberá incluir como indicador de su condición la densidad de árboles por categoría de diámetro.

La altura del árbol junto con el diámetro del tallo a la altura del pecho se han utilizado como base del análisis dimensional (Whittaker, 1966) para estudiar la producción neta de bosque naturales. Es destacable también la participación del diámetro normal y de la altura en la obtención de modelos alométricos para la estimación de biomasa de las diferentes especies forestales (González, 1989). En este mismo orden de ideas, la altura con relación a la edad del árbol es utilizada para determinar el índice de sitio. En este caso, el índice de sitio es la altura que alcanzará un árbol bajo las condiciones del propio bosque en 50 ó 100 años según se trate de especies de rápido crecimiento o longevas (Daniel, et al., 1982). Acorde con esto, el diámetro normal con corteza a la altura del pecho (dap) y la altura del árbol son indicadores importantes de la situación actual de la producción de madera de un bosque.

La distribución y abundancia de las especies son influenciadas por el manejo privilegiando algunas de ellas y/o limitando otras, esto último con frecuencia debido también a una excesiva utilización antrópica (Valencia, 1995).

El objetivo de este estudio fue analizar el estado actual de estas variables en el bosque de Chihuahua sujeto a aprovechamiento forestal.


Área de Estudio

Fisiografía. El área bajo aprovechamiento forestal en el estado de Chihuahua se encuentra


275

inmersa en las siguientes provincias: Sierra Madre Occidental y Sierras y LLanuras del Norte. A éstas corresponden en esta zona total o parcialmente las siguientes subprovincias: Sierras y Cañadas del Norte, Sierras y LLanuras Tarahumaras, Gran Meseta y Cañones Duranguenses, así como LLanuras y Médanos del Norte.

Geología. El geosistema que la caracteriza es el de la Sierra Madre Occidental, la cual está compuesta por dos importantes secuencias ígneas, cuyo contacto marca el periodo intermedio de calma volcánica. La estructura más actual está integrada por ignimbritas, riolíticas y riodacíticas en posición generalmente horizontal o ligeramente inclinada.

Edafología. En el estado de Chihuahua se

ubican once diferentes unidades de suelo y un número mayor de subunidades. Las de mayor importancia, esto es las que ocupan una mayor superficie, son Feozem y Litosol.

Hidrografía. El área bajo aprovechamiento

forestal en Chihuahua y Durango por sus características hidrológicas, se encuentra inmersa en el interfluvio de siete regiones hidrográficas. En forma general el conjunto de regiones define el comportamiento hidrológico de la Sierra Madre Occidental en su patrón de drenaje hacia el oeste y hacia el este, dada la integración entre ellos del parteaguas continental que corre en dirección noroeste sudeste, con una longitud aproximada de 2100 m.

Climatología. El clima semifrío subhúmedo C(E) junto con el templado subhúmedo C, son los dominantes del macizo montañoso del estado de Chihuahua. El primero se caracteriza por tener una temperatura media anual entre 5 y 12 oC, con temperaturas del mes más frío entre -30 y 18 oC, con un porcentaje de lluvia invernal entre 5 y 10.2.

Vegetación. El tipo de vegetación dominante es el bosque (SARH-UACH, 1991). Aunque para los márgenes occidentales del área

de estudio se reporta la selva baja caducifolia, la selva baja caducifolia espinosa y selva mediana caducifolia. Se encuentran los bosques siguientes: bosque de pino con 6,428,353 ha, bosque de pino encino con 4,467,367 ha, bosque de encino con 1,205,995 ha y bosque de encino pino con 614,163 ha. Existe también el bosque de táscate, las selvas y una pequeña porción de pastizal inducido. Descripción de los Datos

Los datos fueron recabados en diferentes ecosistemas forestales a nivel de predio en cuatro sitios de muestreo, y se tomó el rodal como unidad de estudio. En base a los planos fotogramétricos del predio en cuestión se ubicaron en forma aleatoria los sitios de muestreo y en cada uno de estos se estableció una parcela circular de 1000 m2 con compensación de pendiente y una más de 50 m2 en el centro de ésta. En la primer parcela se registraron los datos relativos al arbolado y en la segunda se evaluó el renuevo. Un total de 100 sitios en 25 predios fueron inventariados. Las variables medidas que se analizan en este estudio son: diámetro normal con corteza a la altura del pecho (dap), altura del árbol, densidad y composición florística.

Análisis de Datos

El análisis de la información se realizó mediante técnicas de organización y clasificación de datos, estadística descriptiva, y se aplicó el análisis de discriminantes para evaluar la importancia de 11 especies forestales en la distinción del grado de explotación.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Densidad Media por Clase Diamétrica y Altura de Árboles

El número promedio de árboles por hectárea por categoría diamétrica en los bosques de Chihuahua se presenta en el Cuadro 1. La densidad media de árboles disminuye a medida que se incrementa el diámetro normal con corteza a la altura del pecho (dap). Presentando así una


276

estructura incoetánea típica de los bosques irregulares o bosques de selección.

Como lo señala Keplac (1976), el arreglo

de las frecuencias diamétricas en una gráfica toma la forma de la llamada curva de Liocourt (Figura 1), la cual se mantiene o intenta mantener a través del tiempo mediante cortas de selección en todas las clases diamétricas. El mismo autor describe esto de la manera siguiente: los árboles pasan de una categoría diamétrica a otra; se deben cortar los árboles que representan la diferencia entre el número de árboles de categorías diamétricas sucesivas, mas todos los árboles de la categoría diamétrica más grande (sic). Acorde con esta descripción, se puede generalizar, con las reservas del caso, que el manejo tradicional sigue siendo preponderante en los bosques de Chihuahua; por lo menos en el área de estudio. Mantener cierta proporción entre las categorías diamétricas pequeñas, medianas y grandes es uno de los objetivos del Método Mexicano de Ordenación de Montes (MMOM), el cual no sólo es uno de los primeros métodos de manejo forestal sino que además se ha modificado para complementar sus deficiencias (SEDESOL-UACH,1992). En este sentido, si se consideran en términos cronológicos los métodos de ordenación subsiguientes como el Método Mexicano de Ordenación de Bosques Irregulares (MMOBI) y el Método de Desarrollo Silvícola (MDS), resulta factible ubicar en una escala de magnitud ascendente el nivel tecnológico con el que se manejan los bosques chihuahuenses. Así, el Método Mexicano de Ordenación de Montes (MMOM) representaría entonces un nivel bajo - intermedio, el Método Mexicano de Ordenación de Bosques Irregulares (MMOBI) un nivel intermedio y el Método de Desarrollo Silvícola (MDS) un nivel tecnológico alto. Cuadro 1. Estimadores de la densidad por ha por categoría diamétrica en los bosques de la Sierra Chihuahua. 1995

Categoría* diamétrica

Valor mínimo

Valor medio

Valor modal

Valor máximo

Error estándar

1 5 0 104.48 70 370 10.50 2 10 0 82.22 0 330 9.31 3 15 0 46.71 30 180 4.62 4 20 0 28.48 20 90 2.90

5 25 0 18.35 0 110 2.70 6 30 0 12.24 0 50 1.73 7 35 0 8.05 0 40 1.28 8 40 0 5.22 0 50 1.20 9 45 0 2.54 0 20 0.71 10 50 0 3.13 0 40 0.98

*Número y cm respectivamente. En el presente trabajo se encontró una

estructura irregular de los diámetros del arbolado, la cual es típica en métodos como el Metodo Mexicano de Ordenación de Montes (MMOM) y el Método Mexicano de Ordenación de Bosques Irregulares (MMOBI), entonces se podría suponer que el nivel tecnológico aplicado en el manejo del bosque varía entre bajo e intermedio. Aunque el impacto de dicho manejo difícilmente se puede evaluar a través de uno de sus efectos, se puede adelantar algo revisando el valor modal de la densidad arbórea en las clases diamétricas. Es notable el hecho de que por un lado, el valor más frecuente de la densidad es definitivamente menor al mostrado por la media aritmética, y por otro lado, que a partir de la clase diamétrica cinco el valor más frecuente es cero árboles por ha (Cuadro 1).

020406080

100120

0 20 40 60Diámetro, cm

No.

de

árbo

les

Figura 1. Densidad media de árboles de pino por clase diamétrica, en los bosques de Chihuahua. 1995

Un acercamiento a la situación de cada

predio forestal en los bosques de Chihuahua, indica que los árboles se agrupan principalmente en una, dos, tres y/o cuatro clases diamétricas; las cuales corresponden a las primeras cuatro clases de diámetro. Esta distribución es una probable consecuencia de un manejo predeterminado. El incremento del número de árboles en las primeras cinco categorías diamétricas, denota una extracción intensa de madera en un pasado reciente; actividad que probablemente se ha mantenido hasta un tiempo presente. La


277

explicación de este fenómeno se encuentra precisamente en la forma como se realiza la cosecha: el corte de todos los árboles, más grandes sostenidamente durante cierto periodo de tiempo, abre espacios que permiten la entrada de la luz y por ende la regeneración y establecimiento de renuevos. Con el tiempo estos se incorporan a las primeras categorías diamé-tricas mientras continúa la presión de corte sobre los árboles de mayor diámetro.

Con respecto a la altura de los árboles, se encontró que la altura media del arbolado es de 11.2 m con una desviación estándar de 5.12 m, la mayor parte de los árboles (60.2%) se encontraron entre los 4 y 12 m. El 36.8 por ciento de los árboles se ubicaron entre los 12 y los 20 m y únicamente el 1.6 por ciento rebasó la altura de los 20 m. Sobre la base del dap y la altura se calculó el volumen de fuste (H*dap2). Pudo observarse que casi el 77 por ciento de los árboles considerados presentó un volumen inferior a 1.08 m3, el volumen medio fue de .7 m3 con una desviación estándar de 1.089 m3. Especies Forestales

Abundancia y distribución. Los indica-dores de abundancia y constancia de las principales especies forestales encontradas en los bosques de Chihuahua se presentan en el Cuadro 2. Las especies de pino con mayor abundancia y constancia son el P. durangensis, el P. arizonica y el P. engelmannii. Y los que presentan valores menores son el P. leiophylla, P. chihuahuana y Juniperus sp. Es importante destacar a los encinos (Quercus spp.) los cuales presentaron una gran abundancia pero sobre todo una gran constancia relativa (71.4%). Estos datos coinciden con los reportados por SARH-UACH (1991).

Cuadro 2. Abundancia y constancia de las principales especies arbóreas de los bosques de Chihuahua. 1995

Especie Abundancia (n° árboles en 42 sitios)

Constancia absoluta

(%)

Constancia relativa

(%)

P. lumholtzii 116 12 28.56 P. arizonica 204 13 30.95 Quercus spp. 283 30 71.42 P. durangensis 341 17 40.47 P. leiphylla 44 11 26.19 P. ayacahuite 61 11 26.19 P. herrerae 57 12 28.57 Juniperus spp. 10 8 19.04 P. engelmannii 151 12 28.57 P. chihuahuana 3 1 2.38

parcela de 1000m2 por sitio La distribución y abundancia de las

especies se debe a una gran cantidad de causas o factores. En el presente trabajo se ha supuesto que el grado de explotación del bosque influya determinantemente a ambas variables. Se aplicó el análisis de discriminantes; y se buscaron discri-minadores efectivos de los tres grupos formados a priori por las tres categorías usadas (baja, media y alta) para expresar el grado de explotación. En cada grupo se consideraron como variables el número de árboles por parcela (1000 m2) de 11 especies.

Los resultados del análisis se presentan en el Cuadro 3 y en la Figura 2. La primer función discriminante incluye el 69.92 por ciento de la variación total, y un coeficiente de correlación canónica igual a 0.699; encontrándose diferencia entre grupos a un nivel de probabilidad 0.05. Esto sugiere cierto valor práctico de esta función canónica para discriminar entre grupos. Las variables que más participan en la discriminación del grado de explotación, en términos de la magnitud de los coeficientes estandarizados, son en orden decreciente la densidad de: Pinus lumholtzii, P. arizonica, P. leiophylla, P. ayacahuite, P. engelmannii y P. durangensis (Cuadro 3). Estos están asociados con valores altos de la función discriminante esto es, con los grupos 1 y 2 de explotación media y baja, respectivamente. Por el contrario, especies de pino como herrerae y chihuahuana así como los géneros Quercus y Juniperus se asocian a valores bajos de la función discriminante, justo en el grupo con explotación alta. Acorde con este análisis, parece existir cierta relación entre el nivel de explotación y la abundancia de las especies arbóreas: se pueden señalar las principales especies de pino en los sitios con explotación baja y media, y la de encino y especies de pino normalmente de baja abundancia, tales como el P. herrerae y el P. chihuahuana en


278

los sitios de mayor explotación.

Altura y Diámetro (dap)

En el Cuadro 4 se presentan la altura y dap de las principales especies de pino de los bosques de Chihuahua. La altura media de dichas especies varía entre 8.8 y 14.4 m. Las especies predomi-nantes en los predios evaluados como el P. arizonica y P. durangensis presentan una altura media de 11.17 m y 11.62 m y una altura máxima de 20 y 25 m respectivamente. La altura máxima de arizonica y engelmannii para el noroeste de Durango es de 30 a 35 m (Cárdenas, 1970). La altura media más grande se presenta en las especies con menor abundancia como el P. herrerae y P. chihuahuana. El dap varía entre 5 y 55 cm. En las especies con mayor abundancia, antes mencionadas, el dap promedio tiene valores entre 15.75 y 18.61 cm .El dap más grande se presenta en el P. herrerae (55 cm). Cuadro 3. Análisis de discriminantes para los grupos formados por el grado de explotación. 1995 Función discriminante 1 Eigenvalor 0.9565 Porcentaje relativo 69.9200 Correlación 0.6991 Chi-cuadrada 33.5100 Nivel de significancia 0.05500 Especie Coeficiente P. lumholtzii 0.9703 P. arizonica 0.8794 Quercus spp. -0.0195 P. durangensis 0.6405 P. leiophylla 0.7772 P. ayacahuite 0.7392 P. herrerae 0.2172 Juniperus spp. -0.0030 P. engelmanii 0.6888 P. chihuahuana -0.0195 A. arizonica -0.2602 Cuadro 4. Altura, diámetro promedio y error estándar de las principales especies de pino en los bosques de Chihuahua. 1995

Especie Altura

media (m)

EE Diámetromedio

EE

P. arizonica 11.17 1.12 15.75 2.24 P. ayacahuite 10.45 0.89 15.33 2.51 P. chihuahuana 12.50 1.44 26.25 5.54 P. durangensis 11.62 0.96 18.61 2.04 P. engelmannii 8.84 1.00 15.07 3.18 P. herrerae 14.41 1.27 1.87 3.94 P. leiophylla 9.18 1.13 2.64 1.87 P. lumholtzii 12.28 1.29 14.33 2.71

CONCLUSIONES

El número de árboles por hectárea en cada clase diamétrica encontrado en los bosques de Chihuahua, denota una condición baja. El valor modal de esta característica para las clases diamétricas mayores a 25 cm fue de cero árboles por hectárea. Una mínima parte (1.6%) de los árboles presentó una altura superior a los 20 m. Si se considera que el índice de sitio es la altura que alcanzará un árbol bajo las condiciones del propio bosque en 100 años, entonces se podría afirmar que la utilización selectiva está también influyendo en la expresión de dicho potencial.

Se encontraron resultados confirmatorios sobre la abundancia y distribución de las especies arbóreas. La base de la producción de madera de pino en el estado de Chihuahua es el P. durangensis, el P. engelmannii y el P. arizonica. Diferentes especies de encino se presentaron codominando con alguna(s) de las especies de pino mencionadas. Estas mismas especies aparecieron en el análisis discriminante demos-trando su importancia como discriminadores efectivos del nivel o grado de explotación del bosque.

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RECURSOS FORESTALES AGROFAZ – VOLUMEN 3 NÚMERO1, 2003

281

ÍNDICE DE SITIO A TRAVÉS DE LA DISTANCIA ENTRENUDOS EN REGENERACIÓN DE Pinus rudis ENDL

Site Index Through Internodes Distance in Regeneration of Pinus rudis Endl

Héctor Darío González-López1, Salvador Valencia-Manzo2 y Eladio Heriberto Cornejo-Oviedo2

1Calle Fco. Villa 4-A. Fracc. El Paraíso. 98613 Guadalupe, Zac. E-mail: [email protected]

2Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. 25315. Buenavista, Saltillo, Coah. E-mail: [email protected], [email protected]

RESUMEN

Se estimó la calidad de sitio en

regeneración natural de Pinus rudis Endl. de una porción de la Sierra Madre Oriental, mediante dos métodos: a) Análisis troncal, a través del método de la curva guía, y b) Distancia entrenudos. Se hicieron análisis de correlación de Person para comparar los valores de índice de sitio y los valores de calidad de sitio, obtenidos con los dos métodos. Se encontró que existe una correlación significativa positiva r=0.65 (P=0.04), entre los valores de índice de sitio, y una r=0.86 (P=0.001) entre los valores de calidad de sitio. Los resultados indican que la distancia de los cinco entrenudos después de 1.30 m de altura, pueden ser usados como un método no destructivo y confiable para la determinación de la calidad de sitio en rodales jóvenes de Pinus rudis de la porción norte de la Sierra Madre Oriental.

Palabras clave: Análisis troncal, calidad de sitio, correlación, verticilos.

SUMMARY

To estimate site´s quality in natural

regeneration of Pinus rudis Endl., in a portion’s Sierra Madre oriental, by means of two methods: a) Stem analysis, through of method’s guide curve, and b) Growth intercept method. To make a Pearson’s correlations analysis to compare sites index and sites quality to get with two methods. To find to exist a significative correlation positive r=0.65 (P=0.04) between the sites index, and r=0.86 (P=0.001) between the sites quality. The results indicate the long of the five knot intergrown after 1.30 m of height (growth intercept method),

can be used with a method not destructive and to trust for the determination of quality sites in young stands of Pinus rudis of the portion North’s Sierra Madre Oriental. Key words: Stem analysis, quality site, correlation, knot verticilies.

INTRODUCCIÓN

Es difícil hacer predicciones de calidad de

sitio en rodales de edades tempranas, derivadas de los sistemas de clasificación de productividad construidos a partir de rodales maduros (Daniel et al., 1982). Una de las alternativas que se han propuesto es el método de la distancia entrenudos o crecimiento entre verticilos, el cual se ha utilizado para estimar la calidad de sitio en rodales jóvenes, principalmente plantaciones (Nigh, 1996); pero no se tiene información de este tipo de estudios en regeneración de bosques de México.

Los planes de manejo del bosque requieren conocer la calidad de sitio, sea en rodales maduros así como en regeneración. Las metodología del taladro de Pressler y la metodología de análisis troncal no son muy convenientes de utilizar por ser de tipo destruc-tivas. Por su parte, el método de la distancia entrenudos o crecimiento entre verticilos es una actividad no destructiva que poco se ha explorado. Esta metodología consiste en medir, en los árboles muestra, la longitud de los cinco años del crecimiento en altura después de 1.30 m, cuyos valores corresponden a un índice de sitio; los valores de mayor longitud son los sitios de mejor calidad de sitio (Gunter, 1968; Hagglund, 1981; Prittchet, 1986; Nigh, 1996).


282

La medición después de 1.3 m parte de los supuestos de que los árboles se han establecido plenamente y la competencia que ocurre en etapas anteriores comienza a disminuir; asimismo, el procedimiento se facilita por el hecho de omitir la medición de la edad, ya que se considera que no es indispensable en el método de la distancia entrenudos (Wakeley y Marrero, 1958).

La utilización del método de la distancia entrenudos es de uso limitado a aquellas especies con un patrón de crecimiento anual en altura y en donde exista una correlación positiva entre la altura en árboles jóvenes y maduros, esto con el fin de poder concatenar las calidades de sitio (Hagglund, 1981). Cuando se presenta crecimien-to anual, se producirá un anillo anual de creci-miento, y por consiguiente ocurre un nudo o verticilo cada año, de aquí la idea que han usado distintos autores para determinar índices de sitio en rodales jóvenes, en un período de cinco años de crecimiento entrenudos (Wakeley y Marrero, 1958; Gunter, 1968; Brown y Stires, 1981; Hagglund, 1981; Nigh, 1996).

Existen diferentes patrones de crecimiento en altura. En las coníferas del género Pinus se manifiestan en la formación de verticilos, los cuales convergen en la circunferencia del tronco del árbol, se presentan principalmente dos tipos de patrones, de crecimiento fijo y crecimiento fijo libre. El crecimiento fijo es característico de latitudes más boreales, en estas condiciones los árboles presentan un período de latencia entre la aparición y la elongación de las unidades de crecimiento o yemas de crecimiento del tronco, es decir nuevos brotes (Daniel et al., 1982).

Las latifoliadas se caracterizan por pre-sentar el crecimiento libre o indeterminado. El género Pinus puede presentar el crecimiento fijo y libre, que corresponde a la combinación de estos dos crecimientos. El crecimiento en altura se manifiesta cuando ocurre la elongación de los brotes en primavera, llamado crecimiento fijo, seguido por uno o varios brotes de verano que corresponde al crecimiento libre, cada brote produce ramas laterales, lo que dificulta identificar el fin del crecimiento anual. Dado lo anterior y bajo las condicionantes del crecimiento entrenudos o verticilos, se debe de situar a la especie en estudio en un patrón de crecimiento (Daniel et al., 1982).

Pinus rudis, especie empleada para el presente estudio, en apariencia presenta un patrón de crecimiento anual, es decir, logra la formación de un anillo y un nudo o verticilo anual de crecimiento. La especie se distribuye en Coahuila, Tamaulipas, Nuevo León, Zacatecas, Jalisco, Michoacán, Hidalgo, México, Puebla y Oaxaca (Martínez, 1992), Veracruz, Tlaxcala, Colima, el Distrito Federal (Perry, 1991) y Chiapas (Rzedowski, 1978). El objetivo del presente estudio fue: a) Determinar la calidad de sitio, a través del crecimiento entre verticilos en regeneración natural de Pinus rudis en una porción de la Sierra Madre Oriental, y b) Comparar índices de sitio obtenidos con análisis troncal y distancia entrenudos, en la misma región de estudio.


El área de estudio se localiza en la porción

norte de la Sierra Madre Oriental, en los límites de Coahuila y Nuevo León. Comprende dos regiones, el cerro El Potosí, Galeana, N.L. (100º13’-100º15’ Oeste, 24º51’-24º54’ Norte) (CETENAL, 1977b; SARH, 1985) y la sierra de San Antonio de las Alazanas, Arteaga, Coah. (100º26’-100º33’ Oeste, 25º15’-25º20’ Norte)(CETENAL, 1977a; INEGI, 1983) (Figura 1).

Figura 1. Localización del área de estudio

23° 23°

24° 24°

25° 25°

26° 26°

27° 27°

28° 28°

29° 29°

30° 30°

105°30'

105°30'

104°00'

104°00'

102°30'

102°30'

101°00'

101°00'

99°30'

99°30'

98°00'

98°00'

96°30'

96°30'

95°00'

95°00'

Áreas de estudio

##########

##Saltillo Monterrey

Región Arteaga, Coah.Región, Galeana, N.L

##


283

Diseño de Muestreo y Selección de Rodales

El personal técnico de las Unidades de Conservación y Desarrollo Forestal proporcionó información general y los antecedentes de las regiones de estudio. Se seleccionaron 15 rodales puros con regeneración de Pinus rudis; 10 en la región de Galena, N. L. y cinco en la región de Arteaga, Coah. Los rodales se identificaron en cartas topográficas, escala 1:50000, en fotografías aéreas pancromáticas, escala 1:75000, y en mapas de los programas de manejo.

Posteriormente se hicieron recorridos de campo para ubicar físicamente los rodales. Asimismo, se comprobó que los árboles presentes en los rodales estuvieran bajo competencia. Dentro de los rodales se seleccionaron individuos dominantes o codominantes.

Los árboles seleccionados presentaron edades de 11 a 28 años, las alturas variaron entre 3.6 y 7.7 m, el diámetro promedio a 1.30 m fue de 10 cm.

Se utilizó muestreo estratificado siste-mático, considerando como estrato áreas con diferencia en fisiografía (altitud, pendiente, expo-sición) en los que se encontrara la especie Pinus rudis, seleccionando un mínimo de cuatro árboles dominantes o codominantes por cada rodal. González (1997) señala para condiciones de regeneración y área de estudio similar, un tamaño de muestra de dos a siete árboles por rodal.

En trabajos similares Ferre et al. (1958) seleccionaron nueve árboles, Gunter (1968) seleccionó dos individuos, Brown y Stires (1981) seleccionaron de tres a cinco árboles, y Nigh (1996) seleccionó tres árboles. En todos los casos se utilizaron árboles dominantes o codominantes, libres de daños físicos, mecánicos, plagas y enfer-medades. Selección y Medición de Arbolado

Con la finalidad de cubrir los rangos de variación en cuanto a diferencias en las características fisiográficas (altitud, exposición y pendiente), se seleccionaron 64 árboles de Pinus rudis, distrbuidos en los 15 rodales, con un mínimo de cuatro árboles dominantes o codominantes por cada rodal, ausentes de daño, libre de plagas y

enfermedades; de manera semejante como Klepac (1976) recomienda para análisis troncal de arbolado adulto. También se consideró la clasificación de Keen (Hocker, 1984) para edad y vigor de árboles.

La mayoría de las especies de coníferas tienen como característica principal la formación de anillos anuales concéntricos, pero como esto no está establecido en todas las especies del género Pinus, para saber si P. rudis presenta crecimiento fijo se extrajeron 30 pares de rodajas, una antes y otra después de un nudo (verticilo) del fuste de cada árbol, después de 1.30 m. Después se pulieron las rodajas para aclarar los anillos de crecimiento y contarlos, la diferencia debe de ser de un anillo, si es así, se puede considerar que se forma un anillo por cada nudo o verticilo anual de crecimiento.

Se obtuvieron los valores de altura total y se correlacionaron con la distancia de los cinco entrenudos medidos en el mismo árbol, con la finalidad de ver en qué proporción esta distancia representa parte de la altura total de los árboles, ya que debe de existir correlación positiva entre estas dos variables (Wakeley y Marrero, 1958).

Autores como Wakeley y Marrero (1958), Hagglund (1981) y Nigh (1996) han encontrado resultados satisfactorios en la determinación del índice de sitio para plantaciones, emplenado el método del crecimiento al intercepto, que consiste en medir la distancia de cinco entrenudos. Por lo que se decidió utilizar el mismo criterio, ahora en regeneración de bosques naturales y, medir con flexómetro, la distancia de cinco entrenudos después de 1.30 m (Figura 2). Comparación de Metodologías: Distancia y Aanálisis Troncal

Se estimó la calidad de sitio mediante dos procedimientos: a) Análisis troncal, a través del método de la curva guía, siguiendo la metodología de Zepeda y Rivero (1984); y b) Distancia entrenudos, mediante la metodología de Wakeley y Marrero (1958). La determinación de la calidad de sitio se hizo en los mismos rodales seleccionados.

Para comparar la metodología de la distancia entrenudos, de la cual no se tiene referen-


284

Figura 2. Esquema del método de la distancia entrenudos.

cia de uso en México, se hizo una correlación de Pearson entre los valores de índice de sitio obtenidos con esta metodología y los obtenidos con la metodología de análisis troncal; de igual forma se realizaron correlaciones de Pearson empleando los valores de calidad de sitio obtenidos con ambas metodologías. Los valores correspon-dientes de I, II, III, IV y V son las calidades de sitio, donde: I corresponde a la calificación para sitios con mejor calidad y V corresponde a la calidad más pobre.


Comprobación del Crecimiento Anual para Pinus rudis

De los 30 pares de rodajas utilizados, 28 presentaron diferencia de un anillo de crecimiento y en dos rodajas presentaron el mismo número de anillos. Lo anterior se puede atribuir a que los árboles pudieran haber sufrido algún estrés, consecuencia de la influencia de los factores ambientales. Las condiciones adversas o favorables del clima pueden originar que se

formen anillos falsos de crecimiento o en otros casos se formen dos anillos de crecimiento en un mismo año, que se puede manifestar de igual manera en la formación de dos nudos (Klepac, 1976).

De manera general, se considera que se cumple el primer supuesto para emplear la metodología de la distancia entrenudos, es decir, se forma un anillo de crecimiento y un nudo por año, lo que corresponde al tipo de crecimiento fijo (Wakeley y Marrero, 1958; Hagglund, 1980). Además, es fácil la identificación y medición de los cinco nudos.

En el caso de que sea difícil la identificación de los nudos o verticilos anuales se puede emplear la metodología propuesta por Nigh (1996), quien aplicó el análisis troncal como una forma alterna de reconocer el crecimiento en altura de cinco años de crecimiento, que correspondería a la distancia de cinco entre nudos. Correlación Entre Altura Total y Distancia de Cinco Entrenudos

Se presentó una correlación positiva

(r=0.65, p=0.04) entre los valores de altura total y la distancia de los cinco entrenudos a partir de 1.30 m. De esta manera, se cumple otra condicionante de la metodología del crecimiento al intercepto, al existir relación entre altura total y longitud de los cinco entrenudos. Lo anterior se debe a que la distancia longitud de los cinco verticilos constituye una porción considerable de la altura total de los rodales (Wakeley y Marrero,1958). Calidad de Sitio por Distancia Entrenudos

A partir de la distancia de cinco entrenudos se determinaron cinco clases de calidad e índice de sitio, a una equidistancia 0.23 m entre clases, con lo cual se cubrió la amplitud de variación de la calidad de sitio a través de este método (Cuadro 1).

El número de clases de calidad de sitio y la equidistancia que se puede determinar es variable; en estudios similares se puede apreciar esto. Por ejemplo, Gunter (1968) determinó cinco clases,

Cinco entrenudos

1.30 m


285

Cuadro 1. Valores de calidad e índice de sitio de la distancia entrenudos para regeneración de Pinus rudis.

Calidad de sitio Índices de sitio (m)

I > 2.08

II 1.84-2.08

III 1.60-1.84

IV 1.36-1.60

V <1.36 I, II, III,IV, V = Valores de calidad de sitio.

con valores de índice de sitio de 13.7 a 18.2 m y con equidistancias de 1.5 m entre cada una de ellas; Brown y Stires (1981) determinaron seis clases a una equidistancia de 0.5 m; Ferre et al. (1958) determinaron nueve clases a una equidistancia de 0.30 m; y Nigh (1996) obtuvo índices de sitio a diferente edad para alcanzar 1.30 m de altura entre 1 y 30 años y obtuvo índices de sitio para este rango de edad.

Los índices de sitio determinados en los 15 rodales de Pinus rudis varían en un rango de 1.12 a 2.32 m, lo cual tiene menor amplitud en comparación con el trabajo de Ferre et al. (1958) en Pinus resinosa, quienes obtuvieron un rango de 0.9 a 3.35 m; mientras que comparado con el trabajo de Gunter (1968), se obtuvo mayor amplitud, ya que él determinó en Pinus resinosa valores de 1.37 a 2.13 m. Por su parte, Brown y Stires (1981) determinaron en Pinus strobus valores de 2.5 a 5 m. En apariencia, los índices de sitio no son similares, pero en realidad se encuentran dentro de los rangos que se han empleado en diversos trabajos.

Los valores de índice con el que tiene más parecido es el de Gunter (1968) realizado con Pinus resinosa. La variabilidad observada es probable se deba en gran parte a que los trabajos se han realizado en plantaciones de diferentes especies, y el crecimiento propio de cada especie es diferente, lo cual se traduce en que sean diferentes los índices de sitio determinados.

Las plantaciones pueden tener ventajas en el crecimiento en altura, en comparación con la

regeneración natural, debido a que una vez que se logra establecer la regeneración en los rodales naturales, ocurre una rápida invasión de vegetación competidora, a diferencia de las plantaciones donde generalmente se elimina la vegetación competidora. Otra ventaja que pudiera influir es que, en las plantaciones existe uniformidad de plantación y en los rodales naturales existe la regeneración que es irregular (Newton y Hanson, 1998).

Para el presente estudio, la determinación de la calidad de sitio por medio de la distancia entrenudos fue de mayor facilidad en comparación con la metodología del análisis troncal. Además que no fue necesario el ajuste y la aplicación de modelos estadísticos. La distancia entrenudos es una metodología confiable, ya que permite la clasificación de sitios por productividad en forma rápida, no se requiere la determinación de la edad, ya sea por medio de taladro Pressler o por análisis troncal, tampoco el trazo de curvas de calidad de sitio.

Las metodologías del taladro Pressler y el análisis troncal son destructivas y requieren de mayor tiempo, cosa que no sucede en la metodología del crecimiento entre verticilos. Comparación de Clasificación de Sitios por Medio de la Distancia Entrenudos y el Análisis Troncal

Las calidades de sitio determinadas por medio de la distancia entrenudos, también denominada crecimiento entre verticilos, y el análisis troncal (Cuadro 2), permite apreciar que en la mayoría de los rodales la calidad de sitio es similar. Se encontró que existe una correlación significativa positiva tanto para valores de índice de sitio (r=0.65, p=0.04), como para los valores de calidad de sitio (r=0.86, p=0.001), determinadas por ambos métodos.

Gunter (1968) determinó índices de sitio por medio de la distancia entrenudos y por relaciones de edad y altura en plantaciones de Pinus resinosa, y encontró valores similares de calidad de sitio en ambas metodologías, lo cual indica que la metodología de la distancia entre-nudos es confiable, pero tiene mayores ventajas, ya que se tienen valores similares de calidad de


286

Cuadro 2. Calidad e índice de sitio de los rodales seleccionados con las metodologías análisis troncal y distancia entrenudos, en regeneración de Pinus rudis.

Rodal IS (AT)m (DE)

IS (DE)m CS (AT) CS

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15

5.9 5.7 4.4 5.9 4.6 4.9 4.7 5.3 4.4 4.5 5.2 5.0 4.3 3.9 4.7

1.94 1.64 1.72 2.07 1.53 1.77 1.98 2.32 1.96 1.47 1.55 1.60 1.57 1.12 1.64

l ll ll ll lll lll ll l ll lV lll lll lV lV lll

L Ll Ll Ll Lll Lll Ll L Ll LV Lll Lll LV LV lll

IS = Índice de sitio; (AT) = Determinación por medio del análisis troncal; (DE) = Determinación por medio de la distancia entrenudos; CS = Calidad de sitio.

sitio, en menor tiempo, en facilidad de medición y de estimación de la calidad de sitio.

Nigh (1996) hizo una relación entre los índices de sitio determinados por análisis troncal y por medio del crecimiento al intercepto (entre verticilos) en rodales jóvenes de Tsuga heterophylla, y encontró relaciones altas entre los índices de sitio, y deduce que la metodología del crecimiento es más flexible y confiable.

La metodología del crecimiento entre verticilos presenta pocos elementos comparativos, ya que se ha aplicado poco o nulo en rodales naturales, además de que no se ha encontrado antecedente de ser aplicada en condiciones similares a la distribución de Pinus rudis o en otros trabajos en México.

CONCLUSIONES

Los resultados de este estudio indican que la distancia de los cinco entrenudos después de 1.30 m puede ser usada para la determinación de la calidad de sitio en rodales jóvenes de Pinus rudis.

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RECURSOS FORESTALES – AGROFAZ VOLUMEN 3 NÚMERO 1, 2003

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ASOCIACIÓN DEL ÍNDICE DE SITIO DE Pinus montezumae Lamb. CON VARIABLES AMBIENTALES Y VEGETACIÓN EN CD. HIDALGO, MICHOACÁN

Association of the Site Index of Pinus montezumae Lamb with Environmental Variables and Vegetation in Cd. Hidalgo, Michoacán

Rubén Carlos Franco-Avila1, Eladio Heriberto Cornejo-Oviedo2, Salvador Valencia-Manzo2 y

José Ángel Villareal-Quintanilla2

1Asociación de Permisionarios Forestales del Oriente de Michoacán. Domicilio Conocido. Cd. Hidalgo, Mich. 2Universidad Autónoma Agraria “Antonio Narro”. Buenavista, Saltillo, Coah. E-mail: [email protected];

[email protected] Teléfono: (844) 4-11-02-99; 4-11-03-96. Fax: (844) 4-11-02-11.

RESUMEN

El presente trabajo consistió en determinar la asociación del índice de sitio de Pinus montezumae Lamb. con variables ambientales (fisiografía, físico-químicas del suelo, y clima) y vegetación en Cd. Hidalgo, Mich. mediante aná-lisis de componentes principales, uno para las variables ambientales y el otro para la vegetación. Con respecto a las variables ambientales, cinco componentes explicaron 60 por ciento de la variación total. En el análisis de la vegetación, también cinco componentes explicaron 36 por ciento de la variación total. Se consideraron todas las variables con coeficientes de correlación mayores o igual a 0.5 de cada componente, para predecir la productividad mediante una ecuación de regresión. El contenido de materia orgánica del horizonte B1, la profundidad total, la pendiente y el índice de productividad de Paterson modificado predicen mejor el índice de sitio. El modelo explicó 66 por ciento de la variación total asociada al índice de sitio (p = 0.0001).

Palabras clave: Calidad de estación, Pinus montezumae, componentes principales, variables ambientales, vegetación.

SUMMARY

The objective of this paper was to determine the relationship between the site index for Pinus montezumae Lamb. in Cd. Hidalgo, Mich. and environmental variables (physiography, physical-chemical soil variables, and climate) and vegetation. Two principal components analyses were performed, one for the environmental and the other for the vegetation variables. For

environmental variables, five components explained 60 percent of the total variation. For the vegetation, also five components explained 36 percent of the total variation. All variables with correlation coefficient values (r ≥ 0.50) in each component were used to obtain a regression model to predict site index. The organic matter content of the horizon B1, total depth, slope, and a modified Paterson’s productivity index were the best variables to predict the site index. The model explained 66 percent of the total variation associated to site index (p = 0.0001). Key words: Site quality, Pinus montezumae, principal component, environmental variables, vegetation.

INTRODUCCIÓN

México ha sido ampliamente reconocido por su biodiversidad. En México los bosques de clima templado ocupan 26.38 por ciento de la superficie forestal total del país. En dichos bosques se han identificado cincuenta y dos especies de pino, lo que representa la más amplia diversidad de especies de pino en el mundo. Pese a ello la deforestación de esos bosques, a mediados de la década de los 80's, se estimó en 650 has, siendo los incendios forestales la causa principal. Dado que los bosques de clima templado poseen la mayor proporción de su volumen en especies comerciales y ofrecen los máximos beneficios a sus poseedores, el manejo de estos bosques es la opción más prometedora y económica para el secuestro de carbono que el manejo de selvas y plantaciones comerciales de pino.

Por lo anterior, es indispensable que el


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profesional forestal cuente con conocimientos y medios que le permitan diferenciar entre sitios con alta y baja productividad con la finalidad de tomar mejores decisiones en el manejo de los bosques templados. Al diferenciar las localidades en calidades de estación e índice de sitio se justifican aprovechamientos intensivos en calidades de estación buenas (condición rica) ó extensivos en calidades de estación malas (condición pobre) (Castaños, 1962). En la región de Cd. Hidalgo, Mich. se han determinado calidades de estación e índices de sitio para Pinus montezumae Lamb. (Franco, 2001)

La estimación de la productividad a través

de características del suelo ha arrojado buenos resultados, debido a que la calidad de estación, en gran medida, depende de la capacidad del suelo para aportar humedad y nutrientes a las raíces de los árboles (Pritchett, 1986). En la actualidad es necesario desarrollar metodologías acordes con las condiciones de crecimiento, tipo de especies y aprovechamiento que permitan manejar de manera adecuada los bosques en México. Por lo tanto, el objetivo del presente trabajo fue determinar la asociación entre el índice de sitio de Pinus montezumae determinado por Franco (2001) y variables ambientales y vegetación que están condicionando la productividad; con la finalidad de tener bases sólidas para manejar de forma correcta e integral los bosques de pino en Cd. Hidalgo, Mich.


Descripción del Área de Estudio

El área está ubicada en la provincia del Eje Neovolcánico y subprovincia de Mil Cumbres en Cd. Hidalgo, Mich., principalmente, se ubica en la región hidrológica RH-18 Río Balsas dentro de la cuenca hidrológica G Río Cutzamala. En cuatro localidades de la región, Gerahuaro, Huajumbaro, Pucuato y Agostitlán, se distribuye Pinus montezumae. Las localidades se ubican entre los 100º 20' a 100º 50' longitud Oeste y los 19º 35' a 20º 20' latitud Norte.

En el área ocurren altitudes que van de 2,100 a 3,000 msnm y terrenos con pendientes entre 5 y 40 por ciento (CETENAL, 1977a). La geología del área esta representada por rocas ígneas extrusivas de la era Cenozoica, del período Terciario Superior, teniendo las reolitas de color verde y las andesitas de color rosa la mayor distribución (DETENAL, 1979). Los suelos de tipo andosol con textura media presentan la mayor distribución en el área (CETENAL, 1977b).

En el área de estudio ocurre un clima húmedo; templado con verano fresco y largo; en cuanto a humedad es subhúmedo intermedio con lluvias en verano; con menos de cinco por ciento de lluvia invernal; isotermal con poca oscilación entre las temperaturas menor a 5 °C y con el mes más caliente del año antes de junio (García, 1973) (Cuadro 1).

Cuadro 1. Principales características del clima que se presentan en el área de estudio.

Temperatura (°C) Localidad ~ X

Máxima Mínima Precipitación. medio anual

(mm)

Período libre de heladas

(días)*

Fórmula climática

Agostitlán 14.1 24.8 3.9 1263 180 Cb(w2)wl Gerahuaro 12.2 31.0 3.2 1171 120 Cb(w1)w1 Huajumbaro 17.2 29.9 4.5 1384 180 Cb(w1)wig Pucuato 14.2 25.3 3.2 1294 120 Cb(w2)w1

*Días con temperaturas mayores a 4.5 °C. (García, 1986)

En el área de estudio se encuentra un bosque de pino y encino cuyo estrato arbóreo está constituido, principalmente, por Pinus herrerai Mart., P. pseudostrobus Lindl., P. montezumae Lamb., P. michoacana Mart., Abies religiosa Schl.,

Quercus castanea Neé, Q. crassifolia Humb. & Bonpl., Q. laurina Humb. & Bonpl., Alnus firmifolia Fern., Crataegus mexicana Moc. et. Sessé. y Arbutus xalapensis H.B.K. El estrato arbustivo está constituido por Baccharis conferta H.B.K.,


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Dodonaea viscosa (L) Jacq., Arctostaphylos longifolia, Rubus pringeli, Solanum nigrum L., y Eupatorium glabratum H. B. K. El estrato herbáceo lo componen Alchemia procumbens Rose, Arenaria lanuginosa Rohrb., Eryngium palmeri, Muhlenbergia robusta (Fourn.) Hitchc., Oxalis alpina Rose, Panicum bulbosum H.B.K. y Stipa virenscens H.B.K.(Martínez et al., 1987). Diseño de Muestreo

Se utilizó un diseño de muestreo selectivo para muestrear áreas con productividad alta, intermedia y baja. El diseño se trazó sobre la rodalización y subrodalización donde se distribuye P. montezumae en las cuatro localidades. Para lo cual se usaron fotografías aéreas y planos topográficos con escala 1:25,000, además de cartografía escala 1:50,000. El diseño consistió en trazar líneas perpendiculares a la pendiente y siguiendo laderas con diferentes exposiciones. A lo largo de dichas líneas se ubicaron 51 puntos de muestreo equidistantes a 200 m. En cada punto de muestreo se determinó el índice de sitio con base en las curvas anamórficas determinadas por Franco (2001), por lo que se midió la altura total, con hipsómetros Sunnto y Haga, y se determinó la edad a 1.30 m, con un taladro de Pressler, de cuatro árboles dominantes o codominantes que se localizaran a una distancia 50 m del punto de muestreo. Caracterización Fisiográfica del Punto de Muestreo

La caracterización fisiográfica de los puntos de muestreo se hizo con base en la metodología propuesta por Siebe et al. (1996). La exposición se determinó con rumbos magnéticos, a partir del Norte utilizando una brújula Sunnto. Se consideró una exposición zenital cuando el terreno presentó una pendiente 15 por ciento. La pendiente se determinó con la escala en por ciento de un hipsómetro Haga. La altitud se midió con un altímetro Thommen. La posición del punto de muestreo en el terreno se definió con base en la distancia entre el punto y la parte más baja del terreno.

Muestreo del Suelo

En cada punto de muestreo se realizó un perfil de suelo de de 1 x 1 x 1 m, el cual se ubicó por afuera del perímetro de la copa de uno de los árboles seleccionados para la determinación del índice de sitio. En cada perfil de suelo se diferenciaron tanto los horizontes orgánicos O1 y O2, como los horizontes A1 y B1. El espesor de estos horizontes se midió con una regla de madera graduada en centímetros. Después, se obtuvo una muestra de 500 g de suelo de cada horizonte, para realizar un análisis físico y químico de la misma. De las muestras tomadas de los horizontes A1 y B1, se analizaron siete variables físico-químicas (Cuadro 2). Cuadro 2. Variables físico-químicas del suelo que se analizaron para los horizontes A1 y B1, y los métodos utilizados para su determinación.

Variable Método Textura (%) Hidrómetro de Boyoucos Clase textural (%) Triángulo de texturas (USDA) Materia orgánica (%) Walkley y Black pH Estimador del pH digital Nitrógeno (%) Estimado Densidad aparente (gr cm-3) De la pipeta CIC (meq/100g) Estimado Variables Climatológicas

Las variables climatológicas utilizadas fueron la precipitación media mensual, tempera-tura media, máxima y mínima mensual obtenidas de las estaciones meteorológicas próximas al área de estudio pertenecientes a la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA,1999) y a la Comisión Federal de Electricidad. Se calculó la radiación global (cal cm-2 día-1) con base en Buffo et al. (1972) para cada uno de los puntos de muestreo. Además, se estimó el período de crecimiento de las cuatro localidades el cual se definió con base en el número de días cuya temperatura mínima mensual fuera 4°C (Kaufman, 1982). Las varia-bles climatológicas se combinaron para obtener el índice de productividad propuesto por Paterson (1978) el cual se determinó con la siguiente ecuación: Ic.v.p. = (G)* (Tv) * (P) * (E) / (12) * (Ta) * (100) Donde:


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Ic.v.p. =Índice de productividad de Paterson modificado. G = Número de meses con temperaturas mínimas > a 4°C. Tv = Temperatura media del mes más cálido (°C) del período de crecimiento. P = Precipitación mensual (mm) del periodo de crecimiento. E = Radiación global (cal cm-2 día-1) del periodo de crecimiento. Ta = Diferencia de la temperatura del mes más cálido y del mes más frío (°C) del período de crecimiento. Medición de la Vegetación Arbustiva y Herbácea

Se establecieron sitios de muestreos ciculares de 100 m2 en cada uno de los puntos de muestreo. La localización del sitio de muestreo se hizo con base en representar la vegetación arbustiva y herbácea del punto. El estrato arbustivo consideró individuos con una altura > de 0.5 m a < 2.0 m con una forma de vida erecta y leñosa. El estrato herbáceo consideró individuos con una altura < 0.5 m con forma de vida erecta, suculenta y rastrera. Para cada individuo de ambos estratos, arbustivo y herbáceo, se registró el nombre común, la cobertura media de la copa (diámetro mayor y menor de la copa) y la altura en cm con un flexómetro de 5 m. Individuos que no fueron reconocidos en campo se etiquetaron y se prensaron para su identificación en el laboratorio de botánica de la UAAAN.

Con base en la información de campo se calculó la densidad absoluta y relativa, además de la dominancia absoluta y relativa de cada inidividuo.

Los valores de densidad y dominancia relativa se usaron para calcular un valor de importancia relativa por sitio (VIRS) que fue modificado del propuesto por Cox (1972) el cual se calculó como sigue: VIRS = Densidad relativa + dominancia relativa Transformación de Variables

Con el propósito de cumplir con los supuestos básicos para el análisis estadístico, las

variables ambientales se estandarizaron mediante media cero y varianza unitaria. Mientras que los valores de VIS de las estratos arbustivo y herbáceo se transformaron usando el arcoseno de valores angulares. Análisis Estadístico

Después que se transformaron los datos se realizaron dos análisis de componentes princi-pales, uno para las variables ambientales (fisio-grafía, físico-químicas del suelo y clima) y el otro, para la vegetación. Lo anterior debido a la diferente naturaleza de los datos y transformación distinta para cada base de datos. El análisis estadístico se hizo con el auxilio del paquete estadístico Statistical Analysis System versión 6.12 (SAS, 1996) usando el procedimiento PROC PRINCOMP.

Para la selección de variables corre-

lacionadas con cada componente se determinó el coeficiente de correlación por medio de la ecuación propuesta por Walker y Wehrhahn (1971) ya que los coeficientes de correlación (r) permiten interpretar los componentes resultantes.

Sij = Vij √λi Donde: Vij = Peso ajustado de la i-ésima variable y el j-

ésimo componente (vector propio). λ i = Varianza total explicada por el j-ésimo

componente (valor propio) Sij = Coeficiente de correlación para la i–ésima

variable en el j-ésimo componente.

Después se seleccionaron aquellas variables de cada componente cuyo valor de r fuese 0.5. Las variables ambientales y de vegeta-ción seleccionadas se utilizaron para relacionarlas con el índice de sitio determinado por Franco (2001) con la finalidad de obtener un modelo funcional para predecir el índice de sitio. El modelo funcional se obtuvo mediante el procedimiento de regresión univariado paso a paso (PROCREG–Stepwise) de SAS. Las variables que entraron en el modelo fueron probadas al 0.05.


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Análisis de Componentes Principales para las Variables Ambientales

Cinco componentes explicaron 60 por ciento de la variación total en las variables de la fisiografía, físico-químicas del suelo y clima. Con relación a las correlaciones entre las variables y los cinco componentes principales se encontró que valores altos del pH y de la proporción de

arena del horizonte B1 se relacionaron positiva-mente (r=0.78) con valores altos del componente 1 (Cuadro 3).

En contraste, valores bajos de la capacidad del intercambio catiónico, de la proporción de arcilla en el horizonte B1 (r=-0.73), de la radiación global (r=-0.55), de la pendiente (r=-0.53), del índice de productividad de Paterson modificado (r=-0.53) y de la clase textural del horizonte B1 (r=-0.50) se relacionaron negativamente con valores altos del componente 1 (Cuadro 3).

Cuadro 3. Coeficientes de correlación de las variables de la fisiografía, físico-químicas del suelo y del clima con los primeros cinco componentes principales.

Componente principal Variables 1 2 3 4 5 Nitrógeno total A1 0.83 Nitrógeno total B1 0.70 pH A1 0.57 pH B1 0.78 Materia orgánica A1 0.86 Materia orgánica B1 0.72 Capacidad de intercambio cationico A1 0.58 Capacidad de intercambio cationico B1 -0.73 Espesor de O1 -0.59 Arena A1 0.50 -0.72 Arena B1 0.78 Arcilla B1 -0.73 0.53 Limo A1 0.68 Clase textural B1 0.50 Profundidad total 0.58 Pendiente -0.53 Radiación 0.55 Indice de productividad (c.v.p.). -0.53 0.54 Nota: celdas vacías con valores de correlación < 0.50.

Valores altos del contenido de materia

orgánica de los horizontes A1 y B1 (r=0.86 y 0.72, respectivamente), de la cantidad de nitrógeno total de los horizontes A1 y B1 (r=0.83 y 0.70, respec-tivamente) y de la capacidad de intercambio catiónico del horizonte A1 (r=0.58) se relacionaron positivamente con valores altos del componente 2 (Cuadro 3).

Valores altos de la proporción de limo y del

pH del horizonte A1 (r=0.68 y 0.57, respectiva-mente) se relacionaron positivamente con valores altos del componente 3. En cambio, valores bajos de la proporción de arena del horizonte A1 (r= -0.72) se correlacionaron negativamente con

valores altos del componente 3 (Cuadro 3). Valores altos del índice de productividad de

Paterson modificado (c.v.p.) se correlacionaron positivamente (r=0.54) con valores altos del componente 4. En contraste, valores bajos del espesor del horizonte orgánico O1 se correlacio-naron negativamente (r=-0.59) con valores altos del componente 4 (Cuadro 3).

Finalmente, valores altos de la profundidad

total del perfil del suelo y de la proporción de arcilla del horizonte B1 se relacionaron positiva-mente (r=0.58 y 0.53, respectivamente) con valo-res altos del componente 5 (Cuadro 3).


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Análisis de Componentes Principales para los Estratos Arbustivo y Herbáceo de Vegetación

Cinco componentes principales explicaron 36 por ciento de la variación asociada con los valores del VIRS de las especies de los estratos arbustivo y herbáceo de vegetación. Con respecto a las correlaciones entre el valor del VIRS con los cinco componentes principales se encontró que los valores del VIRS de catorce especies de los estratos arbustivo y herbáceo tuvieron valores de r que se muestran (Cuadro 4).

En los sitios muestreados, valores altos del VIRS de Verbesina spp., Cirsum spp. y Salvia spp. se correlacionan positivamente (r=0.60, 0.58 y 0.54, respectivamente) con valores altos del componente 1. En contraste, valores bajos del VIRS de Ilex tolucana y Styrax ramirezii (-0.76 y -0.63, respectivamente) se relacionaron con valo-res altos del componente 2 (Cuadro 4).

De igual forma, valores bajos del VIRS de Bromus carinatus y Salvia mexicana (r=-0.51 y -0.52, respectivamente) se relacionan con valores altos del componente 3. En contraste, valores altos del VIRS de Senecio tolucencis (r=0.63) se relacionan positivamente con valores altos del componente 3 (Cuadro 4).

Valores altos del VIRS de Arctostaphylos spp., Matricaria chamomilla y Stevia eupatoria (r=0.60 y 0.66, respectivamente) se relacionaron positivamente con valores altos del componente 4. En contraste, valores bajos del VIRS de Artemisa ludoviciana (r=-0.53) se relacionaron con valores altos del componente 4 (Cuadro 4).

Valores altos del VIRS de Galium spp. y Cestrum spp. (r=0.62) se relacionaron positivamente con valores altos del componente 5 (Cuadro 4). Modelo Funcional Para el Índice de Sitio Con Variables Fisiográficas, Físico-químicas del Suelo y Clima

El contenido de materia orgánica del horizonte B1 (MOB1), la profundidad total del perfil del suelo (PTPS), la pendiente del terreno (PT) y el índice de productividad de Paterson modificado (ICVP) fueron las variables que contribuyeron, de manera significativa (p < 0.05), a explicar el 66 por

ciento de la variación total del índice de sitio de Pinus montezumae en la región de Cd. Hidalgo, Mich. (Cuadro 5).

Los valores del VIRS de las especies de los estratos arbustivo y herbáceo no contribuyeron significativamente (p > 0.05) a explicar la variación asociada al índice de sitio. Esto seguramente se debe al grado de perturbación que ha ocurrido en el área y que ha modificado la abundancia y distribución de las especies arbustivas y hebra-ceas.

El MOB1 tiene un efecto positivo sobre el índice de sitio, lo que se traduce que un mayor contenido de materia orgánica en este horizonte el índice de sitio es alto (Figura 1). Puede explicarse que al existir más acumulación de materia orgánica (humus) en este horizonte existe una mayor disponibilidad de nutrientes para las raíces de los árboles. Cuadro 4. Coeficientes de correlación (r) del valor de importancia de las especies de los estratos arbustivo y herbáceo en los cinco componentes principales. Especie r Componente número Verbesina spp. 0.60 1 Cirsium spp. 0.58 1 Salvia spp. 0.54 1 Llex tolucana -0.76 2 Styrax ramirezii -0.63 2 Bromus carinatus -0.51 3 Salvia mexicana -0.52 3 Senecio tolucencis 0.63 3 Arctostaphylos spp. 0.60 4 Artemisa ludoviciana -0.53 4 Matricaria chamomilla 0.60 4 Stevia eupatoria 0.66 4 Galium spp. 0.62 5 Cestrum spp. 0.62 5 Cuadro 5. Variables y sus parámetros del modelo funcional para predecir el índice de sitio de Pinus montezumae en Cd. Hidalgo, Mich.

Variable Parámetro Prob>F r2 ∝ Intercepto 11302000 0.0001 0.66 0.0001MOB1 844364 0.0293 PTPS 1130182 0.0004 PT -1421659 0.0001 ÍCVP 825471 0.0032


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Figura 1. Diagramas de dispersión entre el índice de sitio de montezumae y el contenido de materia orgánica del horizonte (MOB1; A), de la profundidad total del perfil del suelo TPS; B), de la pendiente del terreno (PT; C) y con el índice productividad de Paterson modificado (ICVP; D) en la región Cd. Hidalgo, Mich.

MOB1 (%)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011

Índice de sitio (m)

11.711.711.7

14.714.714.714.714.714.714.714.714.714.714.714.714.714.714.7

17.717.717.717.717.717.717.717.717.717.717.717.717.717.717.7

20.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.7

23.7

PT (%)

0 10 20 30 40 50

Índice de sitio (m)

11.711.711.7

14.714.714.714.714.714.714.714.714.714.714.714.714.714.714.7

17.717.717.717.717.717.717.717.717.717.717.717.717.717.717.7

20.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.720.7

23.7

PTPS (cm)

0 20 40 60 80 100

ICVP

300 350 400 450 500 550

A B

C D


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La PTPS contribuye de manera positiva en el modelo para predecir el índice de sitio (Figura 1). Se puede explicar que en lugares con mayor desarrollo edafogenético ocurren mejores condi-ciones de crecimiento para los árboles. Dado que el crecimiento de los árboles está influenciado por el volumen del suelo que puedan explorar las raíces (Prittchet, 1986).

Clifford y Van Deusen (1960) encontraron una relación entre la profundidad del suelo por arriba del horizonte C con el índice de sitio de Pinus ponderosa Laws. al Sur de Dakota y Wyoming en los Estados Unidos. El modelo explicó 67 por ciento de la variación del índice de sitio.

Gómez Tagle (1993) menciona que los factores más limitativos del desarrollo de las coníferas en la barranca del Cupatitzio, Michoa-cán, son la profundidad del suelo y la pendiente. Por otra parte, Waring y Schlesinger (1985) mencionan que las diferencias locales en la profundidad del suelo y la pendiente son causas restrictivas de la disponibilidad de agua y nutrimentos, por lo tanto influyen en la disminución de la producción primaria.

La PT contribuye en forma negativa en el modelo para predecir el índice de sitio. Se interpreta que conforme aumenta el por ciento de pendiente del terreno, el índice de sitio disminuye (Figura 1). Se puede explicar que en suelos más inclinados hay un mayor escurrimiento, por lo tanto una menor infiltración de agua. Douchaufour (1984) menciona que la topografía modifica localmente las condiciones de drenaje y desempeña un papel importante en la formación del suelo. Existe un contraste entre la partes altas de las laderas y las depresiones en donde hay una mayor concentración de arcilla y desarrollo edafogenético.

Gómez Tagle (1993) utilizó un modelo de regresión para predecir la altura total de cuatro especies de coníferas en el campo experimental “Barranca del Cupatitzio” en Michoacán para las cinco geoformas existentes. La pendiente dominante y la humedad aprovechable estuvieron más relacionadas con la variación en altura (R2=0.91).

El ÍCVP tiene un efecto positivo en el índice de sitio, permitiendo suponer que conforme

aumenta el índice de productividad el índice de sitio es también mayor. Se interpreta que en los sitios con una mayor precipitación, temperatura, radiación y periodo de crecimiento ocurren mejores índices de sitio (Figura 1). Por otra parte, el ÍCVP lo componen varios elementos del clima. En los sitios donde exista mayor precipitación, pero menor temperatura y período de crecimiento más corto, el ÍCVP es menor, por lo tanto, el índice de sitio disminuirá.

CONCLUSIONES

El análisis de componentes principales ayudó a reducir de 73 variables determinadas a 33 variables ambientales (fisiografía, físico-químicas del suelo y clima) y de vegetación. Por lo que el análisis de componentes principales es una herramienta útil y relativamente fácil de realizar.

El modelo seleccionado para explicar la variación del índice de sitio incluyó factores del sitio como: el contenido de materia orgánica del horizonte B1, la profundidad total del perfil del suelo, la pendiente del terreno y el índice de productividad de Paterson modificado (c.v.p.). Dicho modelo explicó 66 por ciento de la variación del índice de sitio de Pinus montezuame.

Determinar el índice de sitio con factores como el relieve, propiedades físicas y químicas del suelo, así como con la precipitación y temperatura dan una perspectiva más amplia de cómo afectan dichos factores en sitios de calidad de estación buena; por otro lado, permiten identificar el ó los factor (es) limitativo (s) dentro de un sitio con calidad de estación intermedia o mala. Mediante los resultados de este trabajo se pueden identificar las áreas con mayor potencial para los aprovechamientos y plantaciones forestales de Pinus montezumae en la región de Cd. Hidalgo, Mich., seleccionando los lugares con menor pendiente, con mayor profundidad del suelo y contenido de materia orgánica del B1, y mayores índices de productividad (c.v.p.).

La nula contribución de la vegetación al modelo funcional puede estar relacionada con la frecuencia, intensidad y recurrencia de los incendios forestales y sobrepastoreo que han modificado la abundancia y distribución de las especies arbustivas y herbáceas. Lo que


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seguramente ha afectado la presencia de plantas indicadoras de las condiciones de la calidad de estación.

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CIENCIAS EXACTAS – AGROFAZ VOLUMEN 3 NÚMERO 1, 2003

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GEOMETRÍA FRACTAL EN LAS CIENCIAS NATURALES Fractal Geometry in the Natural Sciences

Ricardo David Valdez Cepeda1, José. Dimas López Martínez2, J. Santos Serrato Corona2, Enrique Martínez

Rubín Celis3 y Emilio Olivarez Sáenz4

1Universidad Autónoma Chapingo. Centro Regional Universitario Centro Norte. MCDRR. Apartado Postal 196. C.P. 98001, Zacatecas, Zac. México. E-mail: [email protected]

2Universidad Juárez del Estado de Durango. Facultad de Agricultura y Zootecnia. Apdo. Postal 1-142. CP 35000. Gómez Palacio, Dgo. México.

3Instituto Tecnológico Agropecuario No. 10. CIGA. Apdo. Postal 3F. CP 27000. Torreón, Coah., México 4Universida Autónoma de Nuevo León. Facultad de Agronomía. Apdo. Postal 358, CP 66450 San Nicolás de los Garza, N.L.,

México.

RESUMEN La importancia de la escala de medición en

el espacio y el tiempo para estudiar los sistemas biológicos ha sido ampliamente reconocida. En este documento se describen algunos conceptos derivados de la nueva geometría, la geometría fractal, así como ejemplos de su aplicación en la descripción y el modelaje de fenómenos biológicos en diferentes niveles de organización. Palabras clave: Fractales,; invarianza en escala, auto-similitud, patrón espacial.

SUMMARY

The importance of spatial and temporal

scaling to the study of biological systems has widely been recognized. Basic concepts of the new geometry, the fractal geometry, and several examples of its application to describe and model biological processes at different levels of organization are described in this communication. Key words: Fractals, invariance in scale, auto-similar, spatial way.

INTRODUCCIÓN Geometrías Euclideana y Fractal

La cultura occidental está obsesionada por el orden, la suavidad y la simetría, al punto en que nosotros imponemos sobre la naturaleza los patrones y los modelos derivados de la geometría griega clásica. Históricamente, esta tendencia

viene desde la época de Platón, para quien el mundo ‘real’ consistía de formas Euclideanas suaves creadas por un ‘Ser supremo’. Por otro lado, el mundo que habitamos fue creado por un ‘Ser demiurgo1 inferior’, y no es mas que una mala copia, asimétrica del mundo ‘real’. De acuerdo a Platón, el mundo ‘real’ puede ser solamente visualizado ocasionalmente a través de la mente. De esta manera, Platón fue hábil para reconciliar la incapacidad de la geometría clásica (formulada después por Euclides) para describir el mundo que nosotros habitamos.

Pese al hecho de que la geometría

Euclidiana es una simplificación burda del mundo, la sociedad occidental se ha aferrado tenazmente a esta visualización ordenada. Esta proyección nos divorcia de la naturaleza, pues de facto tendemos a percibir las desviaciones de la simetría como aspectos equivocados fundamental-mente; es decir, como algo a ser corregido. Ello es aprendido en edad temprana; por ejemplo, cuando somos niños se nos enseña a representar los objetos naturales complejos, como los árboles, mediante construcciones Euclidianas simples (e. g. triángulos, círculos y rectángulos). Como adultos, nosotros hacemos esfuerzos considera-bles creando y manteniendo simetrías en nuestros parques y jardines. Nuestra arquitectura también refleja profundamente esas tradiciones o

1 El demiurgo no tiene correspondencia alguna con el Dios del teísmo. Platón concibió al demiurgo como un mito verosímil y lo presentaba como una divinidad de segundo orden, subordinada, dependiente del Dios supremo e intermediaria en el mundo material. El demiurgo, entonces, es el principio que introduce el orden en la materia.


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costumbres tan arraigadas de simetría y orden: Un buen ejemplo pionero es el panteón romano, pues incorpora tres formas básicas de la geometría Euclidiana (círculo, triángulo y rectángulo). Ejemplos más modernos incluyen los palacios de los reyes franceses, la arquitectura fascista de Alemania e Italia, y también cualquier rascacielos en alguna ciudad moderna. Es instructivo apreciar que los objetos hechos por el hombre se apartan invariablemente del mundo natural, del mundo que es mejor descrito si se consideran modelos que contemplen irregularidades. Es por ello que en las últimas décadas se ha desarrollado la ciencia no lineal (Lam, 1998), en la cual la geometría fractal juega un papel relevante.

¿Qué es la Geometría Fractal?

Mandelbrot (1975) acuñó el término ‘fractal’ (del latín fractus, que significa interrumpido o roto, irregular) para caracterizar fenómenos de tiempo o espaciales que son continuos pero no diferenciables. A diferencia de las construcciones familiares de la geometría Euclidiana, cada intento para dividir un fractal en piezas cada vez más pequeñas, resulta en la resolución de más estructura. Los objetos y procesos fractales tienen por consiguiente propiedades ‘auto-invariantes’ (auto-similares o auto-afines) (Hastings y Sugihara, 1993). Los objetos auto-similares son isotrópicos en diferentes escalas, mientras que los objetos auto-afines son auto-invariantes aniso-trópicos, es decir, dependientes de la dirección. Por consiguiente, el trazo del movimiento Brow-niano de una partícula en un espacio bidimen-sional es auto-similar, mientras que el trazo de una partícula sobre una coordenada X en función del tiempo es auto-afín (Brown, 1995).

Las propiedades fractales incluyen la independencia de la escala, complejidad, y longitud infinita o detalle. Las estructuras fractales no tienen una escala de longitud simple, mientras que los procesos fractales (e. g. series de tiempo) no pueden ser caracterizados por una escala de tiempo simple (West y Goldberger, 1987). No obstante, las condiciones suficientes y necesarias para que un objeto (o proceso) posea propiedades fractales no han sido formalmente definidas. Ciertamente, la geometría fractal ha sido descrita

como ‘una colección de ejemplos relacionados por un punto de vista común, y no como una teoría organizada’ (Lorimer et al., 1994).

La teoría fractal ofrece métodos para describir la irregularidad inherente a los objetos naturales. En el análisis fractal, el concepto Euclidiano de ‘longitud’ es visto como un proceso. Este proceso es caracterizado por un parámetro constante D conocido como dimensión fractal o fraccional. La dimensión fractal puede ser considerada una medida relativa de la comple-jidad, o como un índice de la dependencia de la escala de un patrón. Algunos documentos en los cuales se explican los conceptos básicos de la geometría fractal son Mandelbrot (1982), Frontier (1987), Schroeder (1991), Turcotte (1992), Hastings y Sugihara (1993), Valdez-Cepeda y Olivares-Sáenz (1998).

La dimensión fractal D es un estimador estadístico que mide la ‘complejidad’. Al igual que otros estimadores estadísticos (e.g. media aritmética), la D se obtiene al ‘promediar’ la variación en la estructura de los datos (Normant y Tricot, 1993). Al hacerlo, necesariamente se pierde información. La dimensión fractal estimada para la orilla de algún lago, por ejemplo, no indica nada acerca del tamaño actual o la forma general del lago, ni es posible reproducir un mapa del lago a partir únicamente del valor de D. Sin embargo, la dimensión fractal ilustra la complejidad relativa de la orilla del lago y, como tal, es un descriptor importante cuando se usa junto con otros estimadores para describir el objeto o proceso en estudio.

Como ejemplo se presenta la “Curva de Koch” (Figura 1), uno de los fractales determi-nísticos más comunes (Bunde y Havlin, 1994) y así nombrada en honor a Helge von Koch. La construcción de la “Curva de Koch” se hace partiendo de una línea recta de longitud unitaria (iniciador) dividiéndola en tres partes iguales. Después se reemplaza la parte central con un triángulo equilátero sin base (patrón generador del objeto fractal), a grado tal que se incrementa la longitud de la línea a 4/3. Este factor de incremento de longitud de la línea se asocia a cada iteración. Si el fractal es definido consi-derando un gran número de iteraciones, la longitud de la línea se aproxima al infinito (Sander, 1986;


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Bunde y Havlin, 1994), mientras que su área es aún nula (cero) (Sander, 1986). La dimensión fractal de la “Curva de Koch” se define por la siguiente función potencial:

Nn ∝ Crn-D

donde Nn es el número de fragmentos (o unidades de medición) del tamaño rn, C es una constante, y D es el índice de similitud o dimensión fractal; D puede ser estimada por

D=[log(Nn+1/Nn)]/[log(rn/rn+1)] D=log(4)/log(3)= 1.2618595

Es apreciable el aspecto básico de los fractales determinísticos, “la auto-similitud” (la no variación de la forma al cambiar de escala), inherente en los fractales lineales, como el de la Figura 1, pero la complejidad de los mismos se incrementa más en los fractales no lineales, como en el caso del fractal quizás más famoso: el “Conjunto de Mandelbrot”. Particularmente, en la “Curva de Koch” (Figura 1) la auto-similitud se aprecia al verificar que la forma producto de la iteración 1 (Figura 1(b)) se mantiene en cualquier cuarta parte de la línea producto de la iteración dos (Figura 1(c)). Este fenómeno se conoce en el análisis de series de tiempo como “invarianza en escala”, particularmente cuando se representa el fenómeno y no se distingue la escala de medición en los ejes cuando no se etiquetan.

Figura 1. Proceso de generación de la curva de Koch hasta dos (2) iteraciones. a). Una línea de longitud unitaria. b). Una línea de longitud 4/3. c). Una línea de longitud 16/9, es decir, la línea b incrementada en 4/3.

La Dimensión Fractal Son muchos los métodos en uso para

estimar la dimensión fractal D. Aquí no se presentan, pues el objetivo principal es dar a conocer ejemplos de aplicación de la geometría fractal en algunas disciplinas de las ciencias naturales. Sin embargo, aquellos lectores interesados en conocer los métodos, las derivaciones matemáticas y pruebas, entre otros aspectos, pueden consultar las siguientes referencias: Mandelbrot (1982), Voss (1988), Falconer (1990), Tricot (1991), o Hastings y Sugihara (1993). El lector debe considerar que algunos métodos son derivados empíricamente y no matemáticamente. Otros documentos en los que se describen los métodos de estimación de la dimensión fractal son Frontier (1987), Milne (1988, 1991), Williamson y Lawton (1991), Kenkel y Walker (1993), Klinkenberg (1993), Nonnenmacher et al. (1994), Lorimer et al. (1994) y Johnson et al. (1995). Muchos de esos documentos de alguna manera se han enfocado a sub-disciplinas específicas dentro de las ciencias biológicas. La diversidad de técnicas disponibles para determinar la dimensión fractal refleja las diferencias en objetivos, y el tipo de datos analizados.

Formalmente, un fractal matemático es definido como una serie cuya dimensión de Hausdorff (una función continua) excede la dimensión topológica discreta (Tsonis y Tsonis, 1987). Topológicamente, una línea es unidimen-sional. Sin embargo, la dimensión D de un trazo (línea) fractal sobre un plano es una función continua con un rango 1 <= D <= 2. Una serie completamente diferenciable tiene una dimensión fractal D = 1 (igual a la dimensión topológica), mientras que un trazo Browniano ocupa totalmente un espacio topológico bidimensional plano y, por consiguiente, tiene una D = 2. Dimensiones fractales 1 <= D <= 2 cuantifican el grado con que el trazo “llena” el plano. De la misma manera, una superficie curvada-aplanada es topológicamente bidimen-sional, mientras que una superficie fractal tiene una dimensión dentro del rango 2 <= D <= 3.

Considere el ejemplo de estimación de la longitud de una línea costera compleja. Para una escala espacial dada δ, la longitud total Lδ es


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estimada como un conjunto de segmentos lineales rectos N de longitud δ. Debido a las pequeñas penínsulas y otros aspectos no reconocidos a escalas extremadamente pequeñas se hacen presentes en las escalas más finas, y la longitud Lδ medida se incrementa conforme δ es menor (Mandelbrot, 1967). Esta dependencia de la longitud con respecto de la longitud de la unidad de medición es un aspecto fundamental en los objetos fractales. Esta relación entre la longitud y las escalas de medición se describe mediante una ley potencial:

Lδ=Kδ (1 - D)

donde K es una constante. La dimensión fractal (1 <= D <=2) cuantifica el grado de complejidad de la línea costera. En la práctica, D puede ser estimada mediante la pendiente de la relación log-log:

log Lδ=log K + (1 - D) log δ

Debe notarse que la longitud es indepen-diente de la escala de medida (D = 1) para los objetos Euclidianos (no fractales).

A diferencia de los fractales matemáticos,

los objetos naturales no despliegan autosimilitud exacta. No obstante, muchos objetos naturales despliegan algún grado de autosimilitud ‘estadística’, al menos en un rango limitado de escalas temporales o espaciales. Por ejemplo, la ramificación en el pulmón muestra autosimilitud estadística en 14 dicotomías, y los árboles se ramifican en ocho (8) dicotomías (Lorimer et al., 1994). La autosimilitud estadística se refiere a las repeticiones relacionadas por escala, pero no de patrón exacto. Específicamente, los detalles en una escala dada son similares, aunque no idénticos, a aquellos vistos en escalas más finas. Debería hacerse énfasis en que la autosimilitud no es un prerrequisito para aplicar la geometría fractal. Normant y Tricot (1993) enfatizaron sobre este punto:“Una línea geográfica es vista como una curva completamente no homogénea, es decir, con rectas y partes caóticas, cuya dimensión local es diferente en partes distintas. Esas curvas no son autosimilares, ni siquiera estadísticamente es pues necesario hacer hincapié en el hecho de que el adjetivo fractal no implica autosimilitud, y

entonces las líneas costeras no son autosimilares pero sí fractales nosotros afirmamos que la autosimilitud es un punto de vista restrictivo.”

Los estudiosos de las ciencias biológicas

han modelado tradicionalmente la naturaleza mediante representaciones Euclidianas de los objetos naturales o series. Los ejemplos incluyen la representación de electrocardiogramas como ondas sinusoidales, los árboles coníferos como conos, los hábitats de los animales como simples áreas, y las membranas celulares como curvas o superficies simples. Sin embargo, los científicos han venido reconociendo que muchas cosas naturales son mejor caracterizadas haciendo uso de la geometría fractal. Los sistemas y procesos biológicos son caracterizados típicamente por muchos niveles de su estructura, con el mismo patrón general repetido en forma de cascada siempre decreciente. Las relaciones que dependen de la escala tienen implicaciones profundas en la fisiología humana (West y Goldberger, 1987), ecología (Lohele, 1983; Wiens, 1989) y muchas otras subdisciplinas de la biología. La importancia de la escala en los fractales ha sido reconocida, virtualmente, en cada nivel de organización biológica.

La geometría fractal puede ser un tema unificador en biología (Kenkel y Walker, 1993), puesto que permite la generalización de conceptos fundamentales de medidas de longitud y dimensión. Muchas estructuras y procesos biológicos exhiben decididamente discontinui-dades no Euclidianas, irregularidad y fragmen-tación. Los estimadores clásicos y los métodos escalares como la geometría Euclidiana, el cálculo y las transformaciones de Fourier suponen continuidad y suavidad. Sin embargo, es suma-mente importante reconocer que mientras la geometría Euclidiana no está comprendida en la naturaleza, la geometría fractal es matemática-mente estricta. En la mayoría de los sistemas biológicos se presenta un límite inferior para la auto-similitud, y la madre naturaleza añade un elemento de aleatoriedad a sus estructuras fractales. No obstante, la geometría fractal se aproxima más a la naturaleza que la geometría Euclidiana (Deering y West, 1992).


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Fractales en las Ciencias Naturales

Ecología. La relevancia de la teoría fractal en los problemas biológicos depende de los objetivos. Para el técnico forestal interesado en estimar el volumen de madera, una representación del tronco del árbol (como cilindro o cono elongado) puede ser apropiado. Sin embargo, para un ecólogo interesado en modelar la disponibilidad del hábitat sobre los troncos de árboles (para organismos epífitos o invertebrados pequeños) la geometría fractal es más apropiada. Al usar la geometría fractal, la superficie fractal de la corteza de los árboles es fácilmente cuantificada. La cinta métrica que usa el técnico forestal para medir el diámetro de los troncos ignora la irregularidad de la superficie de la corteza, por lo que proporciona un estimador erróneo de la circunferencia del tronco. Para un insecto de diez (10) mm de longitud, la distancia que debe transportarse para recorrer todo el diámetro del tronco es mucho mayor que el valor medido por el técnico forestal con una cinta métrica. Para un insecto de un (1) mm de longitud, la distancia es aún mayor. Esto tiene consecuencias sobre la manera en que el tronco es percibido por los organismos de diferentes tamaños. Si la corteza tiene una dimensión fractal D = 1.4, el insecto más pequeño percibe un incremento de longitud de 10D-1 = 100.4 = 2.51, o un incremento de área superficial de 2.512 = 6.31. Por el contrario, para una superficie Euclidiana suave, D = 1 y los insectos de diferente tamaño perciben la misma cantidad de hábitat. Mientras es mayor el valor de la dimensión fractal D, es mayor el incremento de longitud (o superficie) cuando se usa alguna unidad de medida (escala) más pequeña.

Morse et al. (1985) estimaron la dimensión fractal (1 <= D <= 2) de hábitats ecológicos a través de imágenes fotográficas. Ellos determi-naron los límites heurísticos de dimensión fractal (D+1) y (2D) considerando el supuesto de que la fotografía es un plano ortogonal localizado aleatoriamente en el hábitat. El procedimiento ha sido usado por otros (e. g. Shorrocks et al., 1991; Gunnarsson, 1992) para estimar la dimensión fractal de hábitats, y puede ser usado para estimar la correspondiente a territorio animal (Milne, 1991).

Virkkala (1993) usó un método muy parecido (digitalizó las imágenes y usó los pixeles como unidad de medida) para determinar la dimensión fractal de las distribuciones de aves migratorias en el centro de Finlandia. Según Gautestad y Mysterud (1994), la estimación de Virkkala (1993) es incorrecta debido a que no consideró el efecto de dilución a raíz de la resolución limitada de imágenes digitalizadas. Taylor y Taylor (1991) propusieron un filtrado para evitar dicho problema. Considérese la función potencial.

N = k a(-D/2)

Donde N es el número de islas o fragmentos territoriales de área mayor que a. D es la dimensión fractal y significa que fragmentos pequeños o islas pequeñas de límites sumamente irregulares dominan en el archipiélago o en el hábitat fragmentado, K es una constante y a es la escala espacial.

Hastings et al. (1982) usaron esta función para comparar formas de ecosistemas dominados por diferentes especies. Un estudio posterior (Meltzer y Hastings, 1992) dio a conocer una serie de problemas del método, de manera que es necesario desarrollar algunas pruebas complementarias para darle validez a los supuestos teóricos en la caracterización de los ecosistemas (Johnson et al., 1995).

Alados et al. (1999) y Escos et al. (1995) han evaluado el impacto de diferentes niveles de pastoreo en agostaderos, y han demostrado que la dimensión fractal de la estructura de ramificación en arbustos forrajeros puede ser usada para analizar la organización estructural de las plantas. Han concluido también que la dimensión fractal y los análisis de inestabilidad del desarrollo vegetativo son excelentes indicadores de la respuesta en crecimiento a las condiciones ambientales.

Edafología. Perfect et al. (1992) derivaron una versión de la ‘Ley de Rosin’ para usarla con datos de masa de suelo. Un valor grande de dimensión fractal indica un suelo fragmentado dominado por partículas o agregados pequeños (Tyler y Wheatcraft 1989).

Rieu y Sposito (1991a) desarrollaron un modelo de porosidad del suelo considerando que dicho cuerpo es un medio poroso. De esta


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manera, el potencial hídrico está en función de la dimensión fractal:

hi = ho[ (1 - ) + i]1/(Dr- 3)

donde: hi = potencial de agua en el suelo, = porosidad del suelo, i = contenido volumétrico de agua, y Dr es la ‘dimensión fractal volumétrica’. Rieu y Sposito (1991b) encontraron correspon-dencia entre Dr y la D determinada al usar la ‘Ley de Rosin’.

Lamentablemente, los supuestos de esfericidad e invarianza de densidad de las partículas en función de su tamaño conllevan a inferencias equivocadas, pues los agregados y las partículas del suelo no son esféricos y su densidad disminuye conforme es mayor su tamaño. El lector interesado en estos aspectos puede referirse a Valdez-Cepeda y Olivares-Sáenz (1998).

Lo más probable, entonces, es que a diferentes rangos de tamaño de partículas se asocien también diferentes valores de D. En este sentido, Wu et al. (1993) consideraron una distribución potencial del tipo Cermak o Paretto:

N(r)∝r-D-1

Wu et al. (1993) identificaron la naturaleza multifractal de la distribución de las partículas del suelo, sobre todo porque para r>60 µm (la dimensión fractal del número de partículas es prácticamente igual a la de su masa: Dn≈Dm>3) y 0.03 µm<r<40 µm (Dn≈Dm=2.8±0.1) la distribución potencial fue claramente evidente considerando varios métodos de dispersión de las partículas en diferentes clases de suelo. Wu et al. (1993) reportaron que el 70 por ciento de la masa del rango de clases de partículas de suelo con Dn y/o Dm entre dos y tres depende de partículas grandes, mientras que el 70 por ciento del área superficial está en función de partículas relativamente pequeñas, pero los límites superior e inferior de ese rango de clases son definidos por el tipo de suelo. Por lo tanto, la cuantificación del grado de irregularidad de las superficies (Avnir et al., 1984) de las partículas del suelo es importante, en particular desde un punto de vista químico.

Las reacciones químicas son tratadas,

tradicionalmente, en términos de tres aspectos (Avnir et al., 1994):

1) La naturaleza del enlace químico que se forma entre las moléculas en reacción, 2) Las restricciones que gobiernan la asociación, y 3) El perfil energético de la reacción.

Con el advenimiento de la “Química Heterogénea” se introdujo un cuarto aspecto: La estructura y la geometría del ambiente en el cual se efectúa la reacción (Avnir et al., 1994). Sin embargo, este último aspecto se ha considerado en pocas ocasiones debido a que la superficie de los materiales es caracterizada por una geometría extremadamente compleja; por ello, el concepto de “Química Heterogénea” se maneja en los casos en que las reacciones son heterogéneas porque se presentan en medios porosos de grandes áreas superficiales con superficies irregulares. El problema de la complejidad geométrica tiene dos importantes consecuencias: 1) Hace difícil estudiar las relaciones eficiencia-geometría, y 2) En sentido práctico, es relativamente mas sencillo caracterizar las partículas por su tamaño, el área superficial y los poros por su tamaño, lo cual orilla a olvidarse de la importancia de caracterizar las morfologías superficiales del material reactivo.

En este contexto la geometría fractal ofrece objetos teóricos cuyo aspecto es muy similar al de los objetos reales. Por ejemplo, el objeto fractal conocido como “Escalera del Diablo” asemeja mucho los bordes de los cristales imperfectos (Mandelbrot, 1982) y de las estructuras laminares como las arcillas y los grafitos (Avnir et al., 1994), mientras que el “Triángulo de Sierpenski” aleatorizado asemeja las superficies defectuosas “trigones” de los diamantes (Avnir et al., 1994).

Debe considerarse, sin embargo, que la geometría fractal es una herramienta que contempla a la complejidad como punto de partida, no como una desviación; de manera que facilita la distinción entre al menos dos tipos de superficie que pueden o no coincidir (Avnir et al., 1994): 1) La superficie disponible para que las moléculas reaccionen, y 2) La superficie que puede recibir radiación (como la de los rayos X, por ejemplo).

Es preciso aclarar que los rayos X penetran a grado tal que es factible cuantificar también la superficie totalmente inaccesible a las moléculas,


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como la de los poros cerrados o los poros con entradas en forma de cuello de botella. Considerando que la dimensión fractal de la superficie de las partículas (Ds), entonces A en

A ∝ rDs

puede ser el área superficial accesible para la adsorción, el área reactiva, la intensidad de los rayos X emitidos, etc. Mientras que r en la misma ecuación pueden ser los cambios de magnificación en microscopía, el propio tamaño de los objetos, la distancia de difusión hacia la superficie, el ángulo de emisión de los rayos X, y la variación del tamaño de las moléculas que interactúan con la superficie. Por lo tanto, Dad podría ser la dimensión fractal de la superficie accesible para la adsorción y Dre la dimensión fractal del área que participa en la reacción. Avnir et al. (1994) indicaron que si la superficie del material es fractal, el área superficial, A (m2 g-1), está en función del radio, r, de las partículas:

A∼rD-3

donde D puede ser igual a Dre y A sustituida por el área superficial efectiva de la reacción para estimar Dre, de manera que es posible que Dre≈D, Dre<D, Dre>D.

Dre≈D se presenta cuando el material es prácticamente no poroso, es decir, en materiales cuya estructura es homogénea. La disolución del cuarzo es un claro ejemplo, sobre todo cuando es disuelto en HF concentrado, pues D∼Dre∼2.1 (Avnir et al., 1994).

El que Dre<D indica que la superficie de los microporos del material tiene poco o ningún efecto sobre la reactividad química del material. Avnir et al. (1994) señalaron que la disolución ácida de la piedras calizas se caracterizan por esta particularidad.

Dre>D se presenta cuando la reacción ocurre selectivamente en los microporos, tal es el caso de la disolución de feldespatos (alumino-silicatos naturales) en ácidos a varios niveles de pH.

Casos similares seguramente ocurren sobre materiales con zonas superficiales con alta densidad de sitios de adsorción; pues por consecuencia, el tiempo de residencia de las moléculas cercanas a la superficie se incrementa, así como la probabilidad de reacción. Entonces, es

factible incrementar la eficiencia de dichas reacciones (Avnir et al., 1994): 1) Aumentando el tamaño de las partículas si Dre>D y [(Dre-3)/(D-3)]<1, y 2) Reduciendo el tamaño de las partículas si Dre<D y [(Dre-3)/(D-3)]>1. Morfología de Sistemas Ramificados

La relación entre diámetro medio de tubo

bronquial y orden de ramificación fue examinada por West y Goldberger (1987), mediante la siguiente función potencial:

R(z) = A(z)/zD

donde R(z) es el diámetro medio de tubo en la generación zth, A(z) es una función constante periódica, y D es la dimensión fractal. Este modelo fractal predice que decrementos en el diámetro de tubo entre generaciones siguen una relación potencial. Para la longitud de tubo bronquial, la relación es:

L(z) = A(z)/z1-D

donde L(z) es la longitud media del tubo bronquial en la generación zth. Los resultados de Imre (1999) confirman la fractalidad del sistema ramificado en los pulmones. También, al usar esta relación, Crawford y Young (1990) encontraron que el patrón de ramificación de dos especies de roble es consistente con el modelo de la función potencial fractal (Figura 2).

Figura 2. Relaciones de orden de ramificación.(a) Orden de ramas en un árbol; (b) Ejemplo de relaciones de orden de ramificación en dos especies (diamantes y círculos). Las pendientes en las relaciones log-log se indican con líneas interrumpidas (Crawford y Young, 1990).


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Las raíces de las plantas también presentan fractalidad, lo cual ha sido demostrado por Eghball et al. (1993), Nielsen et al. (1997), Nielsen et al. (1999) y Ozier-Lafontaine et al. (1999). En esos trabajos de investigación, resulta interesante una alta correlación entre los valores de D y el nivel de agobio, con respecto a algún factor limitativo del crecimiento, con que se manipula el ambiente en que se desarrollan las plantas.

CONCLUSIONES

Parece ser que la naturaleza de los objetos naturales es más bien fractal, i. e. son mejor descritos por una dimensión fraccionaria. Sin embargo, es necesario el definir la función potencial que identifique el valor y la naturaleza de la dimensión fractal característica del fenómeno. Es por ello, entonces, imprescindible el conocer los métodos, con su desarrollo matemático, para lograr la generación de conocimiento y sus aplicaciones en aquellos fenómenos que aparentemente no presentan orden en uno o varios rangos de escala.

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NORMAS PARA PUBLICACIÓN EN AGROFAZ

TÍTULO

- El título debe ser descriptivo, conciso y claro. - Se recomiendan títulos de 10 a 15 palabras buscando más que todo la efectividad y la

eficacia para describir adecuadamente el contenido del artículo. - A los nombres comunes de los organismos mencionados se les adicionará entre

paréntesis los nombres científicos respectivos. TÍTULO EN INGLÉS RESUMEN Deberá comprender una síntesis del texto de no más de 250 palabras y conteniendo los aspectos más relevantes del trabajo: Importancia, materiales y métodos, resultados y conclusiones. PALABRAS CLAVE Son palabras que se enlistan para indicar al lector los temas a los que se hace referencia en el artículo además de facilitar la recopilación y búsqueda en los bancos de información. Se debe enlistar un máximo de 6 palabras que sean las que mejor describan la naturaleza de la investigación y no deben estar contenidas en el título. Van después del resumen. SUMMARY Se seguirán las mismas normas que para el resumen en español. KEY WORDS Se seguirán las instrucciones dadas para palabras clave. INTRODUCCIÓN Debe ser breve y mencionar la problemática relacionada con el trabajo, la importancia, antecedentes y literatura referente a la temática y objetivos del mismo, es decir, justificará la realización del trabajo. MATERIALES Y MÉTODOS Aquí se indicará la ubicación donde se realizó la investigación, condiciones climáticas y edáficas y se describirán las técnicas o metodologías sin omitir detalles, equipo y material utilizado. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Deben anotarse en este apartado los resultados obtenidos, de una manera, clara, ordenada, y completa y a la vez concisa. Se pueden incluir cuadros, dibujos, fotografías y/o gráficas que apoyen al texto, y se recomienda que aparezcan incluidas en el texto y no en apéndices o anexos. En este apartado se darán las explicaciones de los resultados obtenidos y las confrontaciones con los procedentes de trabajos anteriores, así como la sistematización, inducciones, deducciones y comentarios valiosos que puedan derivar. Los resultados y discusión podrán ir juntos o en apartados separados, teniendo siempre en mente la discusión de los resultados.

CONCLUSIONES Se debe concluir con aseveraciones que deben estar en concordancia con los objetivos planteados, sin rebasar el alcance del artículo. LITERATURA CITADA Se presentarán las referencias bibliográficas citadas a lo largo del artículo, únicamente.

F O R M A T O 1.- La extensión del artículos quedará a criterio del investigador sugiriendo un mínimo de 12 cuartillas escritas a 1.5 espacios. El tipo de letra que deberá utilizarse será TIMES NEW ROMAN, de un tamaño de 12 puntos. 2.- El nombre del título, introducción, materiales y métodos, resultados y discusión, conclusiones y literatura citada deberá ir con letras mayúsculas, centradas y con negritas. 3.-Nombres completos de autores y dependencias, situarse debajo del título centrado y con nota al pie de página. Incluir correo electrónico y domicilio. 4.- Figuras y tablas. Las letras y números incluidas en las figuras y tablas tienen las mismas reglas que el texto. En caso de las figuras el número de figura deberá aparecer debajo de ésta y se aceptarán en color sólo cuando sea estrictamente necesario (excel, word o sigma), lo concerniente a los cuadros la leyenda aparecerá arriba con su correspondiente numeración. 5.- La información presentada en cuadro deberá hacerse en formato de tablas del procesador. 6.- El escrito deberá entregarse en forma impresa y en disco magnético de 31/2 de alta densidad y en el procesador de palabras WORD 6.0 ó 2000.

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