GEOPROCESSAMENTO APLICADO NA DETERMINAÇÃO DO USO DO SOLO EM ÁREAS DE PRESERVAÇÃO PERMANENTES,

CONFORME LEGISLAÇÃO AMBIENTAL BRASILEIRA

Campos.Sérgio1, Millani.Thais Maria1, Silveira.Gabriel Rondina Pupo da1, Pissarra.Teresa Cristina Tarlé2, Garcia.Yara Manfrin1, Campos.Mariana de1, Polonio.Vanessa Durante1,

Felipe.Andrea Cardador1

1 Universidade Estadual Paulista, Botucatu, São Paulo, Brasil, Rua Prof. José Barbosa de Barros, 1780, CEP – 18610-307, e-mail: seca@fca.unesp.br

2 Universidade Estadual Paulista, Jaboticabal, São Paulo, Brasil, Via de Acesso, Prof. Paulo Donato Castellane, s/n, CEP – 14884-900, e-mail: teresap@fcav.unesp.br

Resumo O trabalho visou obter a espacialização do conflito de uso da terra em áreas de preservação permanentes na bacia do Rio Capivara - Botucatu (SP). As bases cartográficas foram: a carta planialtimétrica de Botucatu utilizada no georreferenciamento e a imagem de satélite de 2010. O SIG-IDRISI foi utilizado para conversão da informação analógica para digital e determinação das áreas. O uso da terra mostrou que as pastagens ocupam a maior parte da área (31,56%) mostrando com isso a predominância de solos de baixa fertilidade, além do predomínio da agropecuária regional. A imagem de satélite permitiu o mapeamento do uso da terra de maneira confiável, bem como servirão para futuros planejamentos regionais. A área vem sendo ambientalmente conservada, visto que se apresenta coberta com mais de 20% de florestas (30,62%), mínimo exigido pelo Código Florestal Brasileiro vigente. A delimitação da rede de drenagem, das APP’s e de conflito de uso em APPs mostraram que apenas 29,2% estão sendo ocupadas adequadamente por florestas e inadequadamente 59,98% por pastagens e 29,68% por reflorestamentos. Palavras Chaves: microbacia, sensoriamento remoto, SIG-IDRISI e área preservada GEOPROCESSING APPLIED IN THE DETERMINATION OF THE SOIL USE IN PERMANENT PRESERVATION AREAS, ACCORDING TO BRAZILIAN ENVIRONMENTAL LEGISLATION Abstract The work sought to obtain the conflict spatial of soil use in permanent preservation areas in River Capivara - Botucatu (SP). The cartographic bases were: the chart planialtimetric of Botucatu used in the georreferencing and the satellite image of 2010. The GIS-IDRISI was used for conversion of the analogical information for digital and determination of the areas. The soil use showed that the pastures occupy most of the area (31,56%) showing with that the predominance of low fertility soils, besides the prevalence of the regional farming. The satellite image allowed the mapping of the soil use in a reliable way, as well as they will be for regional plannings futures. The area is being conserved environmentally, because it comes covered with more than 20% of forests (30,62%), minimum demanded by the Brazilian Forest Code effective. The delimitation of the drainage net, of PPA's and of use conflict in PPAs showed that only 29,2% are being busy appropriately for forests and 2 inadequately 59,98% for pastures and 29,68% for reforestations. Key words: watershed, remote sensing, GIS-IDRISI and preserved area Introdução A análise do uso e cobertura do solo, mediante informações de Sensoriamento Remoto, constitui uma técnica de grande utilidade ao planejamento e administração da ocupação ordenada e racional do meio

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físico, além de possibilitar avaliar e monitorar a preservação de áreas de vegetação natural. Através da interpretação de imagens de satélite obtém-se, de forma rápida, um mapa temático atualizado e preciso das diferentes estruturas espaciais resultantes do processo de ocupação e uso do solo (Rodríguez, 2000). Os dados de sensoriamento remoto têm ampla aplicação na descrição quantitativa de bacias hidrográficas e redes de drenagem. Assim, uma série de estudos morfométricos, antes realizados a partir de dados extraídos de cartas topográficas, passaram a ser feitos com base em dados de sensoriamento remoto, ou seja, nas imagens coletadas por sensores remotos (Novo, 1992). A extensão do território brasileiro e o pouco conhecimento dos recursos naturais, aliados ao custo de se obter informações por métodos convencionais, foram os fatores decisivos para o país entrar no programa de sensoriamento por satélite (Rosa, 1995). Neste contexto, as imagens de satélite constituem-se em importante ferramenta, bem consolidadas, como fonte de dados espaço-temporais permitindo análises das mudanças ocorridas no uso do solo, ou seja, na forma como o espaço está sendo utilizado pelo homem. O presente trabalho teve como objetivou o uso de geotecnologias no mapeamento de uso e cobertura da terra, de áreas de preservação permanentes - APPs e de conflitos entre o uso do solo em APPs, para futuras contribuições no processo de gestão ambiental e na tomada de decisões por parte dos Administradores Públicos. Material e métodos A microbacia do rio Capivara está situada no município de Botucatu (SP) entre os paralelos 22o 39' a 22o 57' de latitude S e os meridianos 48o 17' a 48o 29' de longitude W Gr., com uma área de 21912,13ha e um clima predominante do tipo Cfa. Os solos ocorrentes na área foram classificados como: LATOSSOLOS VERMELHOS-AMARELOS (LVA); LATOSSOLOS VERMELHOS (LV); NEOSSOLOS LITÓLICOS (RL) e NEOSSOLOS QUARTZARÊNICO ARGISSÓLICO E LITÓLICO (RQ), segundo Piroli (2002). Os pontos de controle (coordenadas) para o georreferenciamento e os pontos de máxima altitude para digitalização do limite da microbacia tiveram como base a Carta Planialtimétrica editada pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE em 1969, folha de Botucatu (SF-22-R-IV-3), em escala 1:50000. As áreas das coberturas vegetais foram obtidas da imagem de satélite digital, bandas 3, 4 e 5 do sensor “Thematic Mapper” do LANDSAT – 5, da órbita 220, ponto 76, quadrante A, passagem de 2010, escala 1:50000. O contorno da área da microbacia do Rio Capivara – Botucatu (SP) foi realizado manualmente na Carta Planialtimétrica de Botucatu, segundo os pontos 3 A microbacia do rio Capivara está situada no município de Botucatu (SP) entre os paralelos 22o 39' a 22o 57' de latitude S e os meridianos 48o 17' a 48o 29' de longitude W Gr., com uma área de 21912,13ha e um clima predominante do tipo Cfa. Os solos ocorrentes na área foram classificados como: LATOSSOLOS VERMELHOS-AMARELOS (LVA); LATOSSOLOS VERMELHOS (LV); NEOSSOLOS LITÓLICOS (RL) e NEOSSOLOS QUARTZARÊNICO ARGISSÓLICO E LITÓLICO (RQ), segundo Piroli (2002). Os pontos de controle (coordenadas) para o georreferenciamento e os pontos de máxima altitude para digitalização do limite da microbacia tiveram como base a Carta Planialtimétrica editada pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE em 1969, folha de Botucatu (SF-22-R-IV-3), em escala 1:50000. As áreas das coberturas vegetais foram obtidas da imagem de satélite digital, bandas 3, 4 e 5 do sensor “Thematic Mapper” do LANDSAT – 5, da órbita 220, ponto 76, quadrante A, passagem de 2010, escala 1:50000. O contorno da área da microbacia do Rio Capivara – Botucatu (SP) foi realizado manualmente na Carta Planialtimétrica de Botucatu, segundo os pontos 3

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mais elevados em torno da drenagem, tendo-se como base a definição de Rocha (1991) para bacia hidrográfica. Posteriormente, foi scannerizado e importado para o Sistema de Informações Geográfica

– IDRISI Andes no formato .BMP, gerado no processo de scannerização, para o formato .IMG pelo módulo File/ Import. A seguir foi realizado o georreferenciamento, sendo utilizado dois arquivos de pontos de controle, o primeiro da imagem digital e o outro, da carta topográfica. Foram determinadas as coordenadas de cada ponto e com estes dados foi feito um arquivo de correspondência, através do comando Edit do menu Database Query, presente no módulo Analysis. Após o georreferenciamento, a digitalização do limite foi realizada via tela do computador através do módulo de digitalização (digitalize). No levantamento do uso da terra foi utilizado um recorte de cena da imagem Landsat 5 correspondentes à órbita 220 e ponto 76 de 2010, georreferenciada no sistema UTM – Córrego Alegre. Para o estudo sobre o uso da terra foram selecionadas as bandas 3, 4 e 5, correspondentes às faixas do vermelho visível, infravermelho próximo e infravermelho médio, com base na resposta espectral do solo, vegetação e água, respectivamente. Na análise visual foram considerados aspectos referentes às características da área de estudo (florestas, várzea, reflorestamento, culturas anuais, pastagens, barragem, área urbana, cana-de-açúcar e citrus) e a resolução espacial da imagem Landsat TM - 5 (30 metros). Com base nisto, foram definidas nove classes de uso da terra, descritas a seguir: Florestas; Várzea; Reflorestamento; Culturas anuais; Pastagem; Barragem; Àrea urbana; Cana-de-açúcar e Citrus. Depois de terem sido definidas as classes de uso, a etapa seguinte consistiu na classificação automática da imagem para a determinação do uso da terra da microbacia, empregando a parte de processamento de imagens disponibilizada no SIG. A classificação empregada foi a supervisionada, que consistiu na seleção de amostras de treinamento (conjuntos de pixels) representativas de cada classe de uso do solo. As áreas de preservação permanentes serão definidas ao longo dos cursos d’água (Figura 1) do Rio Capivara, proporcionou a criação de um buffer de 50m de raio nas áreas das nascentes e um buffer de 30m de cada lado da drenagem ao longo do leito do córrego, com isso resultando no mapa de APP’s fundamentado na resolução CONAMA n° 303/2002, Art. 3°: “constitui Área de Preservação Permanente a área situada em faixa marginal, medida a partir do nível mais alto, em projeção horizontal, com largura mínima de trinta metros, para o curso d’água com menos de 10 metros de largura”, e no Código Florestal (Lei 4.771/1965), que considera essas áreas, cobertas ou não por vegetação nativa: “com a função ambiental de preservar os recursos hídricos, a paisagem, a estabilidade geológica, a biodiversidade, o fluxo gênico da fauna e flora, proteger o solo e assegurar o bem-estar das populações humanas”.

Figura 1. Hidrografia da microbacia do Rio Capivara – Botucatu (SP).

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Usando-se álgebra de mapas (mapa de uso da terra x APP’s) foi realizada uma sobreposição ou “overlay” do mapa de uso e cobertura da terra com o mapa das APP’s para identificação das áreas de conflito de uso nas APP’s. Os procedimentos foram executados no ambiente Raster Calculator no módulo Spatial Analyst do ArcGIS. Esse procedimento permitiu a delimitação das áreas de classes de uso da terra, qualificando e quantificando as áreas que estavam contidas nos limites das APP’s. Resultados e discussão A análise do uso da terra da microbacia do Rio Capivara – Botucatu -SP (Figura 2 e Tabela 1) mostra que as pastagens são as coberturas vegetais que ocupam a maior parte da área, representando 31,56%, ou seja, cobrem 6915,79ha, mostrando com isso a predominância da agropecuária regional (Campos, 1993).

Figura 2. Uso da terra da microbacia do Rio Capivara – Botucatu (SP). Tabela 1. Uso da terra ocorrente na microbacia do Rio Capivara – Botucatu (SP). Classes de Uso da Terra

Classes de uso da terra Área ha %

Reflorestamento 4384,08 20,01 Citrus 2331,64 10,64

Floresta 6708,97 30,62 Pastagem 6915,79 31,56

Cana-de-açúcar 1424,80 6,50 Área urbana 46,06 0,21 Barragem 4,24 0,02

Várzea 53,16 0,24 Cultura anual 43,39 0,20

Total 21912,13 100,00 As áreas de reflorestamento cobrindo 20,01% da microbacia (4384,08ha), vem crescendo em função da tendência desta região para os plantios florestais pois 5 As áreas de reflorestamento cobrindo 20,01% da microbacia (4384,08ha), vem crescendo em função da tendência desta região para os plantios florestais pois 5 é uma área de solos de baixa fertilidade o que inviabiliza culturas agrícolas que necessitam de solos mais férteis. Cardoso comprovou em 1988 que a cobertura do solo por reflorestamento foi eficiente na proteção da rede de drenagem em regiões com processos erosivos.

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Nesse sentido, Coelho (1968) já afirmava que como as derrubadas de matas naturais não são impedidas e sua regeneração é lenta, a eucaliptocultura atende não só as necessidades econômicas, como se constitui numa forma de proteção contra o processo erosivo, pois para Vieira (1978), essa cobertura vegetal tem grande influência nos processo de escoamento, atuando no mecanismo hidrológico, retardando e desviando o escoamento superficial e conseqüentemente a erosão. O reflorestamento para Campos (1997) deve ser cada vez mais incrementado na região como forma de proteção racional integrada da área, principalmente, porque essas atividades mostram ótimos retornos econômicos para a região. As florestas com 30,62% mostram que a área vem sendo conservada ambientalmente. O Código Florestal Brasileiro (1965) determina que a reserva mínima de florestas deva ser de 20%. Este é um parâmetro muito importante, pois de acordo com Rocha (1991), as florestas são fundamentais no controle de erosão e de enchentes, pois quando situadas em locais adequados são fundamentais na recarga do lençol freático. As transformações na cobertura vegetal acontecem de forma dinâmica na microbacia, ao longo do tempo, com a região sofrendo mudanças nas paisagens, caracterizadas principalmente pela expansão da pastagem. Os dados obtidos permitem uma análise acerca da preservação ambiental dessa área, uma vez que a microbacia do Rio Capivara vem sendo conservada ao longo dos anos, pois as florestas, representam 30,62% da área. Estas são formadas por matas ciliares, zonas de cerrado e de florestas propriamente ditas. As manchas de vegetação nativa encontradas na microbacia estão associadas, em grande parte, aos cursos de água (APPs) e às áreas de maior declive próximas ao divisor de águas. Após a delimitação da rede de drenagem, foram estabelecidas as áreas de APP’s, que correspondem a 2781,98ha (12,7%) da microbacia. As áreas de conflito (Figura 8 e Tabela 3) dessa bacia, onde parte das áreas de preservação permanentes (39,07%) estão sendo usadas para outros fins, como: 0,49% delas já estão direcionadas à ocupação urbana; 33,33% às pastagens; 2,59% à reflorestamentos e 2,66% à área de várzea. O restante, cerca de 60,93%, mantém preservadas as matas ciliares nas proporções adequadas.

, Figura 3. Conflitos de uso do solo em áreas de APPs da bacia do Rio Capivara – Botucatu, SP.

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Tabela 2. Conflito de uso do solo em áreas de APPs na bacia do Rio Capivara – Botucatu, SP.

Uso do Solo Conflitos ha %

Área Urbana 5,11 0,26 Citrus 203,40 10,33

Pastagem 1004,14 50,98 Reflorestamento 584,65 29,68 Cana-de-açúcar 171,58 8,71

Barragem 0,70 0,04 Total 1969,58 100,00

6. CONCLUSÕES A imagem de satélite permitiu o mapeamento do uso da terra de maneira confiável, que servirão de dados para futuros planejamentos regionais, bem como constatou que a microbacia está sendo conservada ambientalmente, pois não há deficiência de florestas, visto que se apresenta coberta com 30,62% de florestas, sendo que o mínimo exigido pelo Código Florestal Brasileiro vigente é de 20%. O alto índice de ocupação do solo por pastagem e reflorestamento (51,57%) reflete a predominância da agropecuária regional. As áreas de APP’s não se apresentaram em proporções ideais, pois vem sendo ocupadas adequadamente por florestas (29,2%) e inadequadamente (70,8%) por pastagens (50,98%) e por reflorestamento (29,68%). 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BRASIL.(1965). Código Florestal Brasileiro. Lei nº 4.771. Institui o novo Código Florestal. Revogado pela Lei nº 12.652, de 2012. Disponível em : <http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/leis/l4771.htm>. Acesso em: 21 ago. 2013. Campos, S. (1963). Diagnóstico físico conservacionista da bacia do rio Lavapés - Botucatu (SP). Botucatu: UNESP, 1997. 140p. Campos, S.(1993). Fotointerpretação da ocupação do solo e suas influências sobre a rede de drenagem da bacia do rio Capivara - Botucatu (SP), no período de 1962 a 1977. Botucatu: UNESP, 164p. Coelho, A.G. de.(1968). Fotointerpretação da eucaliptocultura e estudo do planejamento agrícola. Boletim do Instituto Agronômico. Campinas, n.187, p.1-60. Novo, E. M. L. de M.(1992). Sensoriamento Remoto. Princípios e aplicações. São Paulo: Editora Edgar Blücher Ltda, 1992. Piroli, E.L.(2002). Geoprocessamento na determinação da capacidade e avaliação do uso da terra do município de Botucatu – SP. Botucatu, 108 p. Tese (Doutorado em Agronomia/Energia na Agricultura), Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista. Rocha, J.S.M.(1991). Manual de manejo integrado de bacias hidrográficas. Santa Maria, Departamento de Engenharia Agrícola e Florestal. UFSM. Rodrigues, A. C. M.(2000). Mapeamento Multitemporal do uso e cobertura do solo do município de São Sebastião-SP, utilizando técnicas de segmentação e classificação de imagens TM-Landsat e HRV-SPOT. São José dos Campos: INPE, 94p. Rosa, R.(1995). Introdução ao sensoriamento remoto. Uberlândia: Edufu.117p. Vieira, T.G.C. (1991). Fotointerpretação de atributos de drenagem e relevo na diferenciação de solos do município de Lavras, MG. Escola Superior de Agricultura de Lavras.135p.

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Producción y caracterización físico-química de granada cultivada bajo riego deficitario

M. E. Peña1,2, F. Artés-Hernández1,2, E. Aguayo1,2, A. Galindo3, J. Navarro-Rico1,2, F. Artés1,2, P. Gómez1*

1 Institute of Plant Biotechnology. Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT). Campus Muralla del Mar. 30202. Cartagena. Spain. Tel: +34 868071069, Fax: +34 868071079, e-mail: perla.gomez@upct.es

2 Postharvest and Refrigeration Group. Department of Food Engineering (UPCT). Paseo Alfonso XIII, 48. 30203. Cartagena. Spain.

3 Departament of Crop Irrigation. CEBAS (CSIC). CC 164. 30100, Espinardo, Murcia. Spain.

Resumen

En zonas de gran escasez de agua es necesario reducir el aporte hídrico a los cultivos frutícolas aplicando estrategias de riego deficitario (RD) capaces de mantener la producción sin perjudicar la calidad. Este trabajo presenta la caracterización físico-química de granada “Mollar de Elche” cultivada en la Región de Murcia bajo tres sistemas de riego: control: regado por encima de las necesidades hídricas (evapotranspiración -ETc-) durante todo el cultivo (120% ETc) (día juliano -DJ- 283); RD16d: regado como el control hasta DJ 267 + supresión de riego durante 16 días (DJ 267-283), y RD26d: regado como el control hasta DJ 257 + supresión de riego durante 26 días (DJ 257-283). Se analizaron los frutos cosechados de 12 árboles, 4 árboles por tratamiento. En promedio no hubo diferencias de rendimiento entre tratamientos (!60 ± 4 kg/árbol), si bien las muestras de RD16d y RD26d presentaron más frutos rajados (36% y 51% respectivamente, vs 12% en el control) y menores diámetros ecuatorial y polar. El pH, la acidez titulable y los sólidos solubles totales fueron menores en las granadas de RD, aunque sin diferencias en el índice de madurez con el control. En cuanto al color, los frutos de RD16d y RD26d tendieron a ser más rojos que los del control y los de RD26d lo fueron significativamente. No se observaron diferencias en la firmeza. Como principales conclusiones se puede indicar que los tratamientos de RD proporcionaron granadas de buena calidad. Sin embargo, el rendimiento neto fue menor por el alto porcentaje de frutos rajados. Es necesario continuar los estudios para optimizar el momento de aplicar el déficit hídrico y evitar sus efectos negativos. Palabras clave: Punica granatum L., déficit hídrico, rendimiento, índice de madurez, calibre, calidad fisicoquímica.

Production and physicochemical characterization of pomegranate grown under regulated deficit irrigation

Abstract

The use of sustained deficit irrigation (SDI) strategies is an interesting approach for reducing water intake from fruit crops in areas with high water scarcity. This may allow important water savings without compromising yield and commercial quality. Due to the limited information available on this topic, this study examines the physico-chemical characterization of pomegranate ‘Mollar de Elche’ cultivated in the Mediterranean area (Murcia’s Region). Trees were exposed to three irrigation systems: control: watered over crop requirements (potential evapotranspiration –ET0-) during the whole cultivation period (120% ET0) (Julian days –JD- 283); SDI16d: watered as control until JD 267 + irrigation suppression during 16 days (JD 267-283), and SDI26d: watered as control up to JD 257 + irrigation withdrawal for 26 days (JD 257-283). Fruits harvested from 12 trees, 4 trees by treatment, were analyzed. On average, there were no differences between treatments in yield (around 60 ± 4 kg/tree). However, SDI16d and SDI26d presented a significant amount of fruits with cracking when compared to control (36%, 51% and 12% respectively) and smaller size, due to lower equatorial and polar diameters. The pH, titratable acidity and soluble solids content were lower in pomegranates coming from SDI

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than for control, but no differences were observed for the maturity index. Related to color, fruits from SDI16d and SDI26d had a deeper red color, being those coming from SDI 26d significantly redder those from the control. No differences in fruit firmness were detected. As conclusions, SDI allowed to obtain fruits with overall good quality without affecting the global yield. However, the net yield was lower due to the higher incidence of fruit cracking. Further studies are necessary to optimize length and stage at which deficit irrigation is applied, avoiding its negative effects.

Keywords: Punica granatum L., water stress, yield, physico-chemical quality, maturity index, size,

Introducción La granada (Punica granatum L.) se cultiva de principalmente en zonas semi-áridas templadas a climas subtropicales estando naturalmente adaptadas a las regiones con veranos calientes e inviernos fríos, como los países mediterráneos, Afganistán, Irán, India, China, Japón, y Estados Unidos (California) por lo que las posibilidades para su expansión en las zonas áridas y semi-áridas del mundo son enormes, especialmente donde la salinidad y la escasez de agua son factores limitantes para otros cultivos Stover y Mercure (2007). La recolección de la granada comienza a mediados de septiembre (para las variedades más tempranas) y finaliza a mediados de noviembre (para las variedades más tardías). El tamaño de los frutos estará determinado principalmente por el número de semillas que contenga en su interior, resultado directo de la polinización (Melgarejo, 2000). El estado de madurez de la fruta de granada se suele evaluar en base al color externo (piel) y al color del jugo y su acidez (Cristosto et al., 2000). De manera similar, la aceptabilidad de la granada para el consumidor y procesador depende de una combinación de la calidad de varios atributos que están relacionados con las propiedades físico-químicas y mecánicas tales como color de la piel, ausencia de defectos físicos, contenido de azúcar, acidez y sabor. La fruta de granada se consume directamente como arilos frescos, así como zumo fresco. En muchas partes del mundo, los arilos de la granada también se utilizan como guarnición de ensaladas (Al-Maiman y Ahmad, 2002) y en fabricación de zumo, mermelada, granadina o vino (Holcroft et al, 1998; Gil et al, 2000). El riego deficitario (RD) es una optimización de la estrategia de riego en la que el agua se aplica durante las etapas de crecimiento sensibles a la sequía de un cultivo. La utilización de un sistema de RD durante el cultivo de diferentes especies arbóreas se desarrolla con el fin de optimizar el uso de los recursos hídricos, planteando reducir el consumo de agua total aplicada a determinado cultivo. Los resultados que se obtienen a través de experimentos de RD permiten seleccionar estrategias de programación de riego más productivas, con consumos de agua ajustados a la fisiología de la planta (English et al., 1990., Zapata y Segura, 1995.; Sánchez-Blanco y Torrecillas, 1995). Dado que el consumo de granada está impulsado por los nuevos mercados de la industria de procesado, es crucial reconocer todas las características del fruto no sólo de clasificar las variedades desde el punto de vista botánico, sino también para satisfacer la demanda del mercado actual para las frutas de calidad. Varios estudios han sido publicados acerca de características morfológicas y bioquímicas de las semillas del granado pero existe poca información referente a la caracterización de granada procedente de RD. Por eso el objetivo de este trabajo fue determinar la producción y las características fisicoquímicas de granada procedente de RD, comparándolas con un control. Material y Métodos El material vegetal utilizado fueron frutos de granada, del cultivar “Mollar de Elche”, cosechados en la Hacienda San Miguel (Alhama, Región de Murcia, España) en la campaña 2012.

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Se aplicaron tres tratamientos de riego: un control (C), regado por encima de las necesidades hídricas (evapotranspiración -ETc) durante todo el cultivo (120% ETc) (día juliano -DJ- 283). El total de agua aplicada en este tratamiento fue de 7453,85 m3·ha-1.; RD16d: regado como el control hasta DJ 267 + supresión de riego durante 16 días (DJ 267-283), el total de agua aplicada en este tratamiento fue de 7028,54m3·ha-1, con un ahorro de 425,31m3·ha-1equivalente al 5,71% del control. Y RD26d: regado como el control hasta DJ 257 + supresión de riego durante 26 días (DJ 257-283) El total de agua aplicada en este tratamiento fue de 6663,12m3·ha-1, con un ahorro de 790,74m3·ha-1equivalente al 10,61% del control. Los tratamientos de riego deficitario se aplicaron en las fechas indicadas que comprenden desde el comienzo de la segunda mitad del período de crecimiento del fruto rápido al principio de caída de la hoja, épocas en las que según resultados previos, el rendimiento no se vería afectado. El estado hídrico de la planta se midió a través de la contracción máxima diaria del tronco (MDS), que se calculó como la diferencia entre el diámetro máximo diario (alcanzado temprano en la mañana) y el diámetro mínimo (por lo general alcanzado en la tarde).

Parámetros químicos de calidad

Los arilos de granada se trituraron en una prensa de mano, y el zumo obtenido se utilizó para medir el contenido de sólidos solubles totales (SST) con un refractómetro (Atago N1, Tokio, Japón) y se expresó como Brix a 20 ºC. El pH se determinó utilizando un pH metro (Crison 501, Barcelona, España), mientras que la acidez titulable (AT) se midió por titulación de 10 mL de zumo con 0,1 N NaOH a pH 8,1 AOAC, (2009) y se expresó como g de ácido cítrico por 100 mL. El índice de madurez (IM) se calculó como el cociente entre los SST y la AT.

Firmeza en los arilos

La medida de la firmeza se representó como la resistencia mecánica o fuerza máxima ofrecida por los arilos a lo largo del recorrido de la prensa. Se expresará en N. Utilizando un texturómetro (ELIB-5K S.A.E. Ibertest, Daganzo de Arriba, Madrid, España). Se utilizó un plato de compresión de 2 mm2 que a una velocidad de 10 mm/s, con una carrera de 3 mm.

Diámetro ecuatorial y polar

Para realizar las mediciones de calibre se utilizó un calibre universal electrónico digital con el que se realizaron mediciones en la zona ecuatorial y polar de los frutos, con un rango de medidas desde 0-150 mm ±0.02 mm.

Color

El color de las frutas enteras se determinó en 9 puntos, 3 en la zona polar, 3 en la ecuatorial y 3 en la corona. La mediciones se realizaron con un fotocolorímetro (Minolta CR-300, Ramsey, NJ, EEUU) con un diámetro de abertura de la ventana de 8 mm, calibrado con una placa blanca (Y = 94.3, x = 0,3142, y = 0,3211, la fuente de luz y 2 ºC observador). Los valores se expresaron con los parámetros de color del sistema CIELab. El ángulo de matiz o tono de color (H= tan-1 b */ a *) y el croma o saturación de color [(a *2 + b *2) ½] se calcularon de acuerdo con McGuire (1992).

Análisis estadísticos

Se utilizó un diseño aleatorizado, analizándose los resultados mediante un análisis varianza simple. Las medias aritméticas, así como, las desviaciones estándar fueron realizadas a través de una hoja de cálculo de Microsoft Excel. El programa estadístico utilizado fue Statgraphic Centurion XV.II.

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Resultados y Discusión

Los valores de producción se encontraron en el rango de entre 41,72 y 76,51 kg/árbol (Tabla 1). En promedio el control fue el que presentó una mayor producción con 64,40 kg/árbol seguido por el RD26d con 59,49 kg/árbol y el de menor producción fue el RD16d con 54,98 kg/árbol. En cuanto al peso se encontraron valores desde 272,37 ± 72,96 g hasta 333,93 ± 39,76 g con diferencias significativas entre riegos, siendo el control el que presentó el mayor peso con 298,67 g seguido por RD26d con 261,31 g y RD16d con 263,70 g. La firmeza de los arilos mostró valores desde 7,07 ± 0,96 N hasta 9,29 ± 0,80 N encontrándose diferencias significativas entre los tratamientos, siendo el RD16d el que representó la mayor resistencia (8,1 N) seguido del control con 7,70 N y RD26d con 7,13 N. En cuanto al diámetro se encontraron valores desde 73,98 ± 3,4 mm hasta 86,59 ± 5,2 mm en el ecuatorial y desde 62,13 ± 3,2 mm hasta 74,03 ± 5,3 mm en el polar, mostrando diferencias significativas entre los riegos siendo el control el que presentó el mayor diámetro ecuatorial y polar, con 84,27± 6,2; 72,92± 5,4N seguido por el RD26d 78,55 ± 7,3; 66,67 ± 5,8 N y el de menor tamaño el RD16d 79,62 ± 4,8, 67,50 ±4,7 N. La AT presentó valores entre 0,18 y 0,25 g ác. cítrico /100mL (Tabla 2), estando dichos valores de acuerdo con los reportados por Martínez et al. (2006), encontrándose ligeras diferencias entre árboles más que entre los distintos tipos de riego. El pH varió entre 3,80 y 3,95, datos que coinciden con los reportados por Borochov et al. (2009). Los valores de SST se encontraron entre 16,3 y 18,5 Brix, dentro del rango reportado por Ylkay y Aziz (2011), siendo los valores mayores para los árboles control. En cuanto al IM se encontraron diferencias más entre los árboles que entre los diferentes tipos de riego siendo uno de los factores más importantes utilizados para clasificar cultivares (Melgarejo et

al., 2000; Martínez et al., 2006). En cuanto al color (Tabla 3), tanto en Croma, Hue como L* hubo diferencias entre tratamientos. En el Croma se encontraron valores desde 43,83 ± 4,2 hasta 47,84 ± 4,6 encontrándose el promedio más alto para el RD16d con 45,93 seguido del control con 45,62 y el de menor valor el RD26d con 44,44 sin embargo en Hue se encontraron valores desde 51,44 ± 12,4 hasta 64,59 ± 12,3, siendo estos valores más altos en el control con 64,54 seguido por RD16d con 61,85 y el de menor valor para RD26d con 53,59, lo que indicó que esos frutos fueron más rojos. En cuanto a los valores de la luminosidad (L*) los datos oscilaron entre 58,59 ± 6,1 y 73,53 ± 6,0, siendo el promedio más alto para el control con 72,80 seguido por RD16d con 70,30 y RD26d con 59,01. Esto indica un color rojo más intenso y un mayor brillo de la piel de las frutas procedentes del sistema de RD. Por consiguiente, el RD no afectó negativamente la piel, confiriéndole un mejor color y brillo. Estos valores se encuentran dentro de los rangos reportados por Mellisho et al. (2012).

Tabla 1. Producción, peso, firmeza y diámetro (ecuatorial y polar) de granada procedente de riego deficitario

(Punica granatum L.) cv. Mollar de Elche.

Tratamientos Producción (kg) Peso (g) Firmeza (N) Calibre

Ecuatorial (mm) Calibre

Polar (mm) Control. A1 61,19 322,3 ± 54,1 7,24 ± 1,40 86,29 ± 5,1 74,03 ± 5,3 Control. A2 58,34 310,7 ± 53,1 7,12 ± 0,93 84,76 ± 7,1 73,57 ± 5,5 Control. A3 61,54 285,5 ± 51,8 8,01 ± 1,18 83,10 ± 5,1 72,22 ± 3,8 Control. A4 76,51 276,2 ± 74,2 8,44 ± 1,05 82,93 ± 7,1 71,98 ± 6,8 RD16d. A1 67,85 267,0 ± 53,2 9,29 ± 0,80 80,25 ± 5,7 69,39 ± 5,6 RD16d. A2 63,40 333,9 ± 39,8 7,30 ± 1,35 86,59 ± 5,2 71,87 ± 6,8 RD16d. A3 41,72 208,3 ± 27,2 7,79 ± 0,90 73,98 ± 3,4 62,13 ± 3,2 RD16d. A4 46,95 235,1 ± 39,1 8,02 ± 0,72 77,67 ± 3,9 66,58 ± 4,2 RD26d. A1 68,25 248,9 ± 45,7 6,26 ± 0,97 77,55 ± 5,7 64,40 ± 4,2 RD26d. A2 56,40 237,7 ± 72,1 7,46 ± 0,97 75,49 ± 8,1 65,04 ± 8,3 RD26d. A3 54,23 272,4 ± 72,1 7,75 ± 1,15 79,19 ± 8,8 69,33 ± 5,8

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RD26d. A4 59,06 295,9 ± 59,9 7,07 ± 0,96 81,98 ± 6,5 67,90 ± 4,8

T (4,69)* (17,53)*** (0,33)*** (2,07)*** (1,82)*** NS: no significativo. *, *** Significativo para P ≤ 0.05 y 0.001, respectivamente, T= tratamientos.

Tabla 2. Sólidos solubles totales (SST), pH, acidez titulable (AT) e IM de granada procedente de riego

deficitario (Punica granatumL.) cv. Mollar de Elche.

Tratamientos AT (g ácido cítrico pH SST

IM /100mLˉ1 ) (Brix)

Control. A1 0,198 ± 0,01 3,94 ± 0,01 17.0 ± 0,00 85,67 ± 0,6 Control. A2 0,216 ± 0,00 3,88 ± 0,01 17,2 ± 0,00 79,51 ± 0,1 Control. A3 0,250 ± 0,02 3,95 ± 0,01 18,5 ± 0,00 74,08 ± 0,2 Control. A4 0,217 ± 0,01 3,89 ± 0,02 17,3 ± 0,00 79,89 ± 0,6 RD16d. A1 0,206 ± 0,02 3,84 ± 0,01 16,6 ± 0,00 80,66 ± 2,0 RD16d. A2 0,196 ± 0,04 3,81 ± 0,00 16,3 ± 0,00 83,34 ± 0,9 RD16d. A3 0,218 ± 0,02 3,88 ± 0,01 17,7 ± 0,00 81,08 ± 1,2 RD16d. A4 0,216 ± 0,03 3,85 ± 0,01 16,8 ± 0,00 77,71 ± 0,4 RD26d. A1 0,179 ± 0,01 3,83 ± 0,01 16,3 ± 0,00 91,03 ± 1,6 RD26d. A2 0,209 ± 0,03 3,88 ± 0,01 17,6 ± 0,00 84,68 ± 0,6 RD26d. A3 0,228 ± 0,02 3,84 ± 0,01 17,7 ± 0,00 77,55 ± 1,8 RD26d. A4 0,223 ± 0,01 3,83 ± 0,01 16,5 ± 0,00 74,02 ± 1,3 T (0,001)*** (0,006)*** (0,009)*** (0.63)*** NS: no significativo. *** Significativo para P ≤ 0.001, T= tratamientos. (AT) g de ácido cítrico/100mL, SST (Brix)

Tabla 3. Croma, Hue y L* de granada procedente de riego deficitario (PunicagranatumL.) cv. Mollar de Elche.

Tratamiento Croma Hue L* Control. A1 45,2 ± 4,3 63,3 ± 12,4 73,1 ± 5,2 Control. A2 45,7 ± 3,9 66,3 ± 13,1 73,5 ± 6,0 Control. A3 45,2 ± 4,1 63,9 ± 10,1 73,1 ± 4,9 Control. A4 46,3 ± 3,8 64,6 ± 12,3 71,4 ± 5,4 RD16d. A1 47,8 ± 4,6 59, 8 ± 11,1 69,4 ± 4,3 RD16d. A2 46,7 ± 3,5 65,3 ± 11,4 70,4 ± 5,5 RD16d. A3 44,9 ± 3,0 61,1 ± 12,5 69,8 ± 5,1 RD16d. A4 44,3 ± 9,4 61,1 ± 15,9 71,6 ± 9,3 RD26d. A1 43,8 ± 4,2 56,6 ± 10,8 58,6 ± 6,1 RD26d. A2 44,8 ± 4,4 51,4 ± 12,4 59,1 ± 5,5 RD26d. A3 44,1 ± 2,9 53,4 ± 8,9 59,1 ± 3,4 RD26d. A4 45,1 ± 3,8 52,9 ± 11,9 59,2 ± 4,9 T (0,84)*** (2,18)*** (1,03)*** NS: no significativo. *** Significativo para P ≤ 0.001, T= tratamientos. Los resultados obtenidos indicarían que un buen manejo del RD no afectaría marcadamente el rendimiento. Los árboles responderían adecuadamente a la situación de estrés cuando el déficit no se aplica en momentos críticos. Incluso se pueden obtener algunas ventajas en cuanto al color, con frutos más rojos, probablemente relacionado con una mayor síntesis de antocianos. Sin embargo, la presencia de frutos con rajado requiere que se busque optimizar al riego para evitar este defecto, que puede estar vinculado al déficit en una etapa aún no convenientemente identificada.

Conclusiones

Como principales conclusiones se puede indicar que los tratamientos de RD proporcionaron granadas de buena calidad. Sin embargo, el rendimiento neto fue menor, especialmente por el alto porcentaje de frutos rajados. No se puede establecer una relación lineal entre el tipo de riego y la producción, debido

1036

a que hay diferencias entre árboles de un mismo tratamiento, así como entre los tratamientos. Es necesario continuar los estudios para optimizar el momento de aplicar el déficit hídrico y evitar sus efectos negativos. Agradecimientos Los autores agradecen al Ministerio español de Educación y Ciencia (MEC) y FEDER la financiación recibida a través del proyecto AGL2010-19201-C04-02-AGR. También agradecen a la Agencia Española de Cooperación Internacional para el Desarrollo (AECID) por la beca concedida a M.E. Peña.

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1037

º

Experiences of deficit irrigation strategies on young orange trees: effects physiological response

S. Barbagallo1, G. Cirelli1, S. Consoli1, R. Parisi1, F. Stagno1, F. Intrigliolo2, G. Roccuzzo2

1 Department of Agri-Food and Environmental Systems Managment – University of Catania (Italy) giuseppe.cirelli@unict.it

2 Consiglio per la ricerca e la sperimentazione in agricoltura, Centro di ricerca per l’agrumicoltura e le colture mediterranee (CRA-ACM), Acireale (CT), Italy

Abstract

In reason of the general decline of water resources for the agricultural sector, worldwide attention is focused on strategies optimizing water resources, by reducing losses and defining more efficient water allocations during water scarce periods or droughts; it is the case of Deficit Irrigation (DI) strategies. In particular, Regulated DI criteria are, generally, able to improve water productivity and reduce irrigation volumes by imposing water deficits on crops during noncritical growth periods. The success of DI strategies depends on water stress management, i.e. the timing and severity of the applied water stress. In this sense, methods that monitor plant stress indicators are needed when DI strategies are applied. The study herein proposed reports the application of DI strategies on young orange orchards [Citrus sinensis (L) Osbeck] cv ‘Tarocco Sciara’ C 1882 grafted on Carrizo citrange (Citrus sinensis Osb. x Poncirus trifoliata Raf.), during 2010-2011 years in Sicily. Physiological and agronomic responses of the young orange trees to DI strategies were investigated during the trials. To assess the usefulness for plant water status detection, indicators such as canopy temperature, stem water potential, stomatal conductance, changes in vapour pressure deficit (VPD) were analysed. Results showed that water savings achieved in the most stressed treatments, irrigated at 50% of crop evapotraspiration during summer, have slightly impaired plant vegetation growth. Canopy temperature (Tc, °C) results a reasonable quantitative water stress parameter for the studied plant. In fact, as suggested by several recent applied studies, continuous measurements of Tc could be a useful tool for scheduling deficit irrigation.

Keywords: Canopy temperature, Evapotraspiration, Irrigation strategies, Physiological indicators

Distintas estrategias de riego deficitario en cítricos: efectos sobre el estado fisiológico

Resumen

En razón de la disminución general de los recursos hídricos para el sector agrícola, la atención mundial se centra en las estrategias de optimización de los mismos, por la reducción de las pérdidas y la definición de la distribución del agua más eficientes durante los períodos de sequía; es el caso del riego deficitario (DI). En particular, el DI Regulado es capaz de mejorar la productividad del agua y reducir los volúmenes de riego imponiendo déficits hídricos en los cultivos en períodos no críticos de crecimiento. El éxito de las estrategias de DI depende del manejo del estrés de agua, es decir en el momento y la gravedad de la falta de agua aplicada. En este sentido, se necesita controlar los indicadores de estrés de las plantas cuando se aplican estrategias de DI. El estudio aquí propuesto informa de la aplicación de las estrategias de DI en jovenes arboles de cítricos [Citrus

sinensis (L) Osbeck] cv 'Tarocco Sciara' C 1882 injertados sobre citrange Carrizo (Citrus sinensis Osb. X Poncirus trifoliata Raf.), durante el año 2010-2011 en Sicilia. Respuestas fisiológicas y agronómicas de los cítricos a las estrategias de DI fueron investigados durante los ensayos. Para evaluar el estado hídrico de la planta, se analizaron indicadores como la temperatura de la copa, el potencial hídrico xilemático, la conductancia estomática, el déficit de presión de vapor (DPV). Los resultados mostraron que el ahorro de agua obtenido en los arboles más estresados, riego al 50% de la evapotranspiración del cultivo durante el verano, tienen crecimiento de la vegetación un poco reducida. La temperatura del follaje (Tc, ° C) resulta un parámetro de estrés hídrico cuantitativo razonable para la planta estudiada. En realidad, como sugieren varios estudios aplicados, mediciones continuas de Tc podría ser un instrumento útil para la programación del riego deficitario.

Palabras clave: Temperatura del follaje, Evapotranspiración, Estrategias de riego, Indicadores fisiológicos

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Introduction

Italy, the third largest citrus producer after Spain and Egypt, is characterized by a general low water availability, meaning that it is necessary to develop water-conserving irrigation techniques in order to save water and increase water use efficiency of fruit crops. One of the most promising techniques that would allow attaining these objectives is the use of Deficit irrigation (DI), a watering strategy proposed to improve water productivity and reduce the irrigation application (English, 1990). DI is a common practice in many areas of the world, especially in dry regions, where it can be more profitable to maximize crop water productivity that the harvest per land unit; the saved water can be used for other purposes or to irrigate extra units of land. Much effort, such as regulated deficit irrigation (RDI) and partial root-zone drying (PRD), has spent on improving water use efficiency on both field and fruit crops (Fereres and Soriano, 2007; Ballestrer et al., 2011). In orchards, investigations have been carried out to test deficit irrigation strategies aimed at reducing water use without affecting yield. Many RDI and PRD experiments have been conducted in fruits and nut trees and vines (among others Castel and Buj, 1990; Fereres and Soriano, 2007; Ballester et al., 2011). The application of DI to citrus has been widely studied. Recent experiments in a commercial mature Navelina orchard (Gasque et al., 2009) has confirmed the feasibility of applying RDI during summer months with water savings of 16 to 23% respect to fully irrigated control trees. Gonzàlez-Altozano and Castel (2000) have also indentified threshold values of citrus water stress (i.e. midday stem water potential) which did not affect fruit size, providing that water restrictions would finish sufficiently before harvest, in order to allow for compensation in fruit growth. However, local experiments are necessary before recommending DI strategies for growers to be applied in commercial situations. At the light of the previous discussion and considering the necessity to implement environmental sustainable irrigation practices, during two-years period (2011-2012) RDI and PRD strategies were applied on an immature orange orchard (Citrus sinenis (L) Osbeck) growth in the semi-arid Sicilian (Southern Italy) climate. The adopted DI criteria were accomplished by a combination of microirrigation methods (i.e. surface – SDI, and subsurface - SSDI drip irrigation) allowing precision irrigation. Plant based indicators (i.e. stem water potential, stomatal conductance, canopy temperature) were analysed during the trial period in order to check the tree water status and the reached stress level.

Material and Methods

The trial was performed during two consecutive years (2011-2012) in an immature orange orchard cv ‘Tarocco Sciara’ C1882 grafted on Carrizo citrange rootstock (Poncirus trifoliata (L.) Raf. × C.

sinensis (L.) Osbeck). Trees of 3-years old at the beginning of the measurement period (year 2010), were planted at a spacing of 6 m x 4 m. The grove belongs to the Citrus and Mediterranean Crops Research Centre (CRA-ACM) located in Lentini (Sr) (Eastern Sicily; 37°20’ N, 14°53’ E). The climate in the region is semiarid Mediterranean with hot and dry summers. Annual mean reference evapotranspiration and rainfall in the study area were about 1,500 mm and 510 mm, respectively. Soil texture, hydraulic soil characteristics and soil physical-chemical features were analysed during the trial by a sampling campaign at the site. Sixty undisturbed soil samples were collected at 0-5 cm and 5-10 cm of depth. The soil at the experimental field results fairly uniform with a sandy-loam texture (69.7 % of sand, 10.5 % of clay, 19.8 % of silt) and a percentage of organic matter of 1.25%. The mean water content at the field capacity (pF = 2.5) and wilting point (pF = 4.2) were 38.8 % and 24.4 %, respectively. The bulk density was about 1.25 g cm-3. Irrigation water had medium salinity (EC25°C of 2.02 dS m-1), alkanine reaction, and pH of 7.30. Agronomic practices at the experimental field include weed control in the rows and minimum tillage between rows (i.e. 0.1 m). Four irrigation treatments were applied at the experimental field (0.7 ha) in a randomized block (about 600 m2 each) design with three replicates, each consisting of three rows of 8 trees per row for a total of 24 plants. Treatments included: (i) a control treatment (T1) where trees were irrigated with enough water to replace 100% of crop evapotranspiration (ETc), (ii) a continuous deficit irrigation (SSDI) treatment (T2), where trees were irrigated at 75% ETc, (iii) a Regulated Deficit Irrigation (RDI) treatment (T3)

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irrigated at 50% ETc since the end of the physiological fruit drop (i.e. mid July), while during the remaining period ETc was at full rate and a partial rootzone drying treatment (T4) irrigated at 50% ETc on one side of the rootzone while the other side was kept dry. Trees from T1, T3 and T4 were drip irrigated (SDI) using two lateral pipes per tree row, with six 4 L h-1emitters (spaced 0.6 m) per tree and those of T2 treatment with two sub-surface lateral pipes (buried 0.35 m from soil surface) emitting a total of 6 L h-1. Lateral pipes of T1 and T3 were located directly close to the trunk; those of T4 were posed on the tree trunk opposite sides (east and west), 0.35 m far from the trunk line. Irrigation was applied only to one side and the system was switched to the other side every week. The experimental site was equipped with an automated meteorological station, installed close to the experimental orchard and surrounded by grass, for climatic data monitoring. Crop evapotranspiration (ETc) was estimated by multiplying daily reference evapotranspiration (ETo), calculated with the Penman-Monteith methodology (Allen et al., 1998), by the seasonal crop coefficient for orange orchard (Kc), corrected for percentage of shaded area (Consoli et al., 2006). During June-October of each year of trial, irrigation was scheduled weekly and the water was applied two times per week during early morning. The amount of water applied (Table 1) was measured with in-line water meters; water pressure regime was also checked by manometers. Irrigation system emission uniformity resulted higher than 90%, confirming the excellent performance of the adopted irrigation technologies (i.e. SDI and SSDI).

Table 1. Irrigation rates applied during the experimental periods (June-October) at the different theses, crop

evapotranspiration (ETc) and percentages of water savings (*) compared to the control treatment

Year Irrigation

(mm year-1) ETc (mm)

Rainfall (mm)

T1 T2 T3 T4

2011 323.7 244.6

(20.3)* 233.8 (22.6)

227.2 (47.7)

306.8 110.0

2012 498.6 429.4 (18.4)

371.6 (29.4)

288.1 (45.2)

536.3 90.4

* defined as (1-(irrigation in the Ti=2,3,4 -irrigation in the T1)

During the two years of trial, different indicators of tree water status were fortnightly determined in order to check the response of the plant to the applied DI strategies. In particular, the stem water potential ( s) was measured at solar midday with a pressure chamber (SKPM 1405/40, Skye Instruments, UK), following procedures described by Turner (1981). Measurements were carried out in mature leaves, bagged in plastic bags and covered with silver foil at least one hour prior to determinations. Two trees per treatment and two leaves per trees were monitored during the two years of trial. The leaf area index (LAI) was monitored at plant level with a ceptometer (AccuPAR LP-80, Decagon Devices Inc., USA), and vapour pressure deficit (VPD) was determined on the base of air temperature (Ta) and relative humidity (RH) measurements. In the study, stomatal conductance (gs, mmol m-2 s-1) was measured with a leaf porometer (Leaf Porometer, Decagon Devices Inc., USA). Measurements was taken during the central hours of the day (between 11:00 and 13:00 am), in six fully exposed leaves per tree and two trees per treatment. On the same leaves canopy temperature (Tc) was measured with an infrared (IR) thermometer (Infrared Multimeter 510, Everest Interscience Inc., USA). During 2012 trunk diameter variations (TDV) were analysed through two dendrometers DEX20 (Dynamax Inc.) per tree per treatment. Sensors allow for continuous high-resolution measuring of circumferential variation of trees. The sensors were installed on the trunk of each tree about 0.2 m from the ground level. The maximum daily shrinkage (MDS) was determined as difference between the maximum diameter reached early in the morning and the minimum during the afternoon. Prior to install, each dendrometer was calibrated by a precision micrometer. Sensors were wired to a datalogger (CR 10 X, Campbell Scientific Inc.) and automatically recorded hourly. The data were analysed using the “Statistica” software package (version 6.0, Statsoft Inc). Analysis of variance (ANOVA) was performed and means were separated by Tukey HSD test at probability level of 0.05.

1040

º

Results and Discussion

Reference evapotranspiration (ET0) in the studied area reached 712 mm and 800 mm, respectively, during June-October 2011 and 2012. Precipitation during the monitored seasons had a total of 66.4 and 50 mm, respectively, in 2011 and 2012 distributed mainly during late September of each year. Table 1 reports the percentages of water savings obtained from the different DI strategies (T2, T3 and T4) with respect to the control (T1) during 2011 and 2012. They were in the mean order of 19, 26 and 46%, respectively, in SSDI, RDI and PRD treatments. During the water restriction periods, trees from PRD treatment showed s values more negative than the control ones. For the PRD treatment, average

s values reached values near -1.6 and -1.8 MPa, respectively, in 2011 and 2012 (Figure 1).

-2.10

-1.90

-1.70

-1.50

-1.30

-1.10

-0.90

-0.70

140 160 180 200 220 240 260 280 300

DOY 2011

S (

Mp

a)

T1 T2 T3 T4

-2.10

-1.90

-1.70

-1.50

-1.30

-1.10

-0.90

-0.70

140 160 180 200 220 240 260 280 300DOY 2012

S (

Mp

a)

T1 T2 T3 T4

Figure 1. Variation of midday stem water potential ( S, MPa) during the monitoring periods in 2011 and 2012

In 2011, water stress experienced by the young orange trees was lower than in 2012. The s values ranged between -1.0 and -1.6 MPa and -1.3 and -1.8 MPa, respectively, in 2011 and 2012. Similarly average stomatal conductance (gs) values were of 124 27 mmol m-2 s-1 and 151 34 mmol m-2 s-1 for, respectively, T4 (PRD) and T1 (control) in 2011 and of were of 112 31 mmol m-2 s-1 and 136 39 mmol m-2 s-1 for T4 (PRD) and T1 in 2012. During both the two years of trial T2 (75% of ETc) and T3 (RDI) treatments had s and gs values within the variation range of T1 and T4. On average canopy temperature Tc measured by the IR thermometer reached a maximum of about 35°C in 2012 (Table 2). There were statistically (P<0.05) significant correlations between (Tc-Ta) and s (data not shown) and gs measurements (Figure 3). Thus Tc could be a good predictor if deficit irrigation effects on the monitored orange trees, resulting less expensive to measure then s and gs.

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50

70

90

110

130

150

170

190

210

140 190 240 290 340

DOY 2012

g s (m

mol

m-2

s-1

)

T1 T2 T3 T4

50

70

90

110

130

150

170

190

210

140 160 180 200 220 240 260 280 300

DOY 2011

gs (m

mol

m-2

s-1

)

T1 T2 T3 T4

Figure 2. Evolution of stomatal conductance (gs, mmol m-2 s-1) for the different treatments in the young orange orchard during 2011 and 2012

Table 2. Mean values, standard deviations (in bracket) and significance of mean canopy temperature (Tc, °C)

measured by the infrared thermometer during 2011 and 2012 years of trials

Treatments Tc (°C)

2011 Significative* 2012 Significative

T1 30.35 (5.3) ab 35.42 (3.1) ab

T2 30.2 (5.1) a 35.16 (3.0) ab

T3 31.17 (5.7) b 34.84 (3.2) a

T4 30.81 (5.4) ab 35.51 (3.0) b

*different letters indicate the means difference significance by the Tukey test

y = -0.032x + 7.5239

R2 = 0.727

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

50 100 150 200 250 300

gs (mmol m-2 s-1)

Tc-

Ta

(°C

)

T1 T2 T3 T4

2011

y = -0.0236x + 6.1413

R2 = 0.6975

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

50 100 150 200 250 300

gs (mmol m-2 s-1)

Tc-

Ta

(°C

)

T1 T2 T3 T4

2012

Figure 3. Relationship between gs (mmol m-2 s-1) and Tc-Ta (°C) for the young orange orchard during 2011 and 2011; the equation reported is referred to the PRD treatment

Average plant LAI increased during the two years of water restriction as reported in Table 3. The maximum increase (38%) was in the control treatment T1, the lower (i.e. 23%) in T4 (PRD). Data of TDV and MDS were variable (high coefficient of variation) among the different theses; the higher variability on MDS was detected on RDI in 2012. Further analyses are necessary to integrate the analysis of trunk growth with the detected variation on physiological indicators ( s, gs) herein discussed.

1042

º

Table 3. Mean values, of LAI during the two years of trials

Treatments LAI (m2 m-2) 2011 2012

T1 2.27 (0.36) 3.65 (0.48)

T2 2.45 (0.52) 3.26 (0.56)

T3 2.27 (0.60) 3.05 (0.33)

T4 2.47 (0.94) 3.18 (0.37)

Conclusion

The present experiment was designed for evaluating the physiological and agronomical response of young orange trees to different deficit irrigation strategies. Based on first results, the monitored plants seemed able to sustain and compensate the imposed deficit conditions. Data on yield and fruit quality, available just in late 2012 and not included in this study, seem to confirm these first assumptions. As far as the technological aspect of the irrigation system is concerned, the T3 treatment results fairly comparable, in terms of performance, with the control. In fact, the response of trees growing under T1 and T2 was quite similar. For the successful application of deficit irrigation strategies, the use of plant based indicators of tree water status is of particular importance, as confirmed by the variation of the stem water potential ( s) and stomatal conductance (gs) revealed in our study. The analysis of s and gs has also evidenced significant correlations with canopy temperature (Tc), as measured by an infrared thermometer. Recent study has in fact emphasized the role of Tc and its variance for obtaining reliable and less laborious estimates of plant water stress. Consequently, the effectiveness of this technique using more precise techniques (i.e. digital infrared cameras) rather than the IR thermometer will be evaluated in our research.

Acknoweledgments

This research was funded by the “Dipartimento Interventi Infrastrutturali per l’Agricoltura” of Sicilian Region within project “Lotta del virus della Tristezza degli agrumi: sviluppo e innovazioni”, sub-project “Innovazioni nella gestione dell’irrigazione aziendale del comparto agrumicolo”. The irrigation equipment was provided by IRRITEC company (www.irritec.it). The work was carried out with equivalent contribution of the authors.

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1043

Influencia sobre la fuerza de tiro de la variación de la velocidad de desplazamiento de tres rejas abresurco

J.J. Ramírez1, V. Sánchez Girón2, M. A. Grande1, G. Tevar1

1 Dpto. de Física y Mecánica Aplicada a la Ingeniería Agroforestal. E. T. S. I. Montes (Universidad Politécnica de Madrid)

Ciudad Universitaria s/n Madrid 28040; juanjose.ramirez.montoro@upm.es 2 Dpto. de ingeniería Rural. E. T. S. I. Agrónomos (Universidad Politécnica de Madrid).

Resumen

Las sembradoras de chorrillo están equipadas con rejas abresurco binadoras que son capaces de crear un lecho de siembra adecuado. Recientemente, los fabricantes de sembradoras de chorrillo han introducido nuevos diseños de rejas abresurco que pueden ser una alternativa eficaz a la bien probada reja binadora. El objetivo era analizar la influencia de la variación de la velocidad de desplazamiento sobre la fuerza de tiro que actúa sobre las rejas abresurco. Los experimentos de laboratorio se llevaron a cabo en un suelo de textura franca con un contenido de humedad de 120 g kg-1 y una densidad aparente 1,2 Mg m-3. Se compararon tres rejas abresurco diferentes que fueron ensayadas de la misma manera que están montadas sobre las sembradoras de chorrillo que se comercializan en el sector. Las rejas comparadas fueron: la reja tipo binadora (FO1), la reja tipo recta (FO2) y la reja tipo patín (FO3). En el laboratorio el suelo se dispuso sobre un contenedor y se realizaron las labores necesarias para que la densidad aparente y el contenido de humedad del suelo fueran los adecuados para realizar los trabajos con las tres rejas a la profundidad de 100 mm. Las rejas abresurco se montaron en un dinamómetro en forma de L, sobre el que se instalaron tres puentes de Wheatstone que miden las componentes horizontales, verticales y el momento de las fuerzas que actúan sobre las mismas. Las rejas se desplazaron por el suelo arrastradas por un cilindro hidráulico a cinco velocidades: 20, 40, 60, 80, y 100 mm s-1. En las tres rejas, la fuerza de tiro aumentó cuando se incrementó la velocidad de desplazamiento. En todas las velocidades, la reja que más fuerza registró fue la reja FO2 seguida de la reja FO3 y de la FO1. Estos resultados demuestran que, cuando hay cambios en la velocidad de trabajo en las labores de siembra, la reja más eficiente y que requiere menor fuerza de tiro es la binadora, seguida de la tipo patín y después la reja recta.

Palabras clave: Reja abresurco, fuerzas de tiro y vertical, densidad aparente del suelo, contenido de agua del suelo, velocidad de trabajo

Influence on the draft force of the variation in forward speed of three furrow openers Abstract

Seed drills are equipped with chisel type furrow openers that are capable to create a suitable tilth during seeding in such soil conditions. Recently, seed drill manufacturers have introduced new furrow openers designs that are claimed to be an effective alternative to the well-proven chisel-type furrow opener. The objective is assessment of the effect of forward speed on the draft and vertical forces acting on three furrow openers. The laboratory experiments were conducted in a loamy soil with a water contents 120 g kg-1 and a bulk densities 1.2 Mg m-3. Three different furrow openers, working in the same manner as they were mounted on commercial small grain drills offered by a drill manufacturer, were compared. The openers compared were chisel-type furrow opener (FO1), the reversible non-winged combine point furrow opener (FO2) and the modified Suffolk type furrow opener (FO3). The effect of furrow opener forward speed on the draft and vertical forces measured on the latter was investigated at a working depth of 100 mm. The furrow openers were mounted at the end of a hydraulic ram through an L type load cell. Five forward speeds (20, 40, 60, 80, 100 mm s-1) were considered in the experiments. In the three furrow openers, the draft force increased with increasing speed. In all speeds, FO2 was the furrow opener with the highest draft force, followed by FO3 and FO1. These results showed that when there are changes in the forward speed the most efficient opener was the chisel-type, FO1, as it required less draft forces than the other two.

Keywords: Furrow openers, draft and vertical forces, soil bulk density, soil water content, forward speed.

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Introducción

Según la clasificación climática del Atlas Nacional de España (2004) y la clasificación actualizada a nivel mundial publicada por Peel et al. (2007), un 40% de la Península Ibérica tiene una variedad de clima Csa (templado con verano seco y caluroso). En esas condiciones, la alternativa de cultivo predominante es la de cereal-leguminosa, que utiliza sembradoras a chorrillo y de laboreo mínimo que suelen estar equipadas con rejas abresurco de tipo binadora.

La acción de estas rejas es eficiente en suelos secos y compactados de textura fina asegurando lechos de siembra constituidos por agregados de 2-3 mm de diámetro que garantizan los mayores niveles de nascencia de los cereales (Toro y Arvidsson, 2003).

En los últimos años, los fabricantes de sembradoras han introducido nuevos diseños de rejas abresurco que pueden ser alternativas eficaces al abresurco anterior.

Materiales y Métodos

Características del suelo y preparación de los ensayos

El trabajo experimental se llevó a cabo con tierra procedente del horizonte Ap (0-30 cm) de un suelo Vertic Luvisol del Valle del Henares (40º29´N; 3º22´W), Madrid. En este suelo se practica una rotación de cultivos de cereales de invierno y/o primavera y leguminosas. Sus características físicas y químicas nos sitúan ante un suelo de textura franca, con un bajo contenido de carbono orgánico y baja plasticidad, ya que el índice plástico es 80.

El contenido de humedad del suelo en el que se realizaron los ensayos fue de 120 g kg-1, partiendo de una humedad inicial de 20 g kg-1. La determinación del contenido de humedad se realizó tomando pequeñas porciones del suelo que se pesaron y se depositaron en una estufa a 105º C, transcurridas 24 horas se volvieron a pesar. La diferencia entre el contenido de humedad inicial y el que era necesario obtener determinó la cantidad de agua que hubo que añadir a la tierra del contenedor.

El nivel de densidad aparente de 1.2 Mg m-3 se obtuvo aportando la cantidad de tierra necesaria para alcanzar la densidad aparente requerida en el volumen correspondiente a tres tongadas de 5 cm de espesor que fueron sucesivamente compactadas.

El valor de la densidad aparente del suelo se obtuvo tomando y pesando tres muestras de suelo al azar con el uso de cilindros Kopecki. El cociente formado por la masa de suelo extraído y el volumen del cilindro es la densidad aparente del suelo. (Sánchez-Girón, 1996). Los ensayos se realizaron situando las rejas a la profundidad de trabajo de 100 mm. Se construyeron tres contenedores de metacrilato sobre tres portacontenedores y una estructura sobre la que se dispuso un equipo hidráulico (Figura 1).

Figura 1.- Portacontenedor (1159x500x1040 mm) y equipo hidráulico (1380x500x1500 mm) construidos en tubo cuadrado de 40x40 mm

1045

El grupo electro-hidráulico que accionó el cilindro disponía de una bomba de engranajes, con un caudal de 54 l min-1, situada en el interior del depósito de aceite con una capacidad de 120 l que era accionada por un motor trifásico de 9.5 kW a 1500 rev min-1.

En los experimentos realizados se compararon tres rejas abresurco: una binadora (FO1) una recta reversible de doble punta (FO2) y otra de patín (FO3) estas dos últimas son de nuevo diseño y en la actualidad se montan sobre distintos modelos comerciales de sembradoras de chorrillo (Figura 2)

Vista frontal de FO1 Vista frontal FO2 Vista frontal FO3

Vista lateral en posición de trabajo de FO1 Vista lateral en posición de trabajo de FO1 Vista lateral en posición de trabajo de FO2

Anchura: 48 mm; Longitud: 236 mm Ángulo inclinación: 50º

Radio curvatura: 166 mm Acero DIN 30 Mn B5

Anchura: 40 mm; Longitud: 216 mm; Ángulo inclinación: 112º

Ángulo de cuña: 65º Acero DIN 30 Mn B5

Anchura: 40 mm; Longitud: 160 mm Ángulo inclinación: 112º

Radio curvatura: 80º y 38º Hierro aleado con Cr-Mn-Ni

Figura 2: vistas frontales y laterales de las rejas FO1, FO2 y FO3.

El regulador de caudal del equipo hidráulico se dispuso en diferentes posiciones para poder desarrollar las velocidades de trabajo de 20, 40, 60, 80 y 100 mm s-1.

Para registrar las fuerzas que actuaban sobre las rejas se dispuso de un dinamómetro (Figura 3) sobre él que se instalaron tres puentes de Wheatstone A, B y C que se encargaron de medir, respectivamente, la componente horizontal, la vertical y el momento. Cada uno de los puentes de Wheatstone estaba formado por cuatro bandas extensométricas de aleación de Cu-Ni, con autocompensación de la temperatura y un factor 2,1.

Figura 3 Dinamómetro (60x10 mm) fabricado en acero F-111 (0.2%C) con limite elástico 250 MNm-2

1046

La calibración del equipo permitió verificar que la respuesta de los puentes del dinamómetro era lineal, que no tenían histéresis y se determino la sensibilidad del equipo. Para ello se realizó una carga inicial de 10 kg que se fue aumentando progresivamente con pesas de 10 kg hasta llegar a una carga máxima de 80 kg y su descarga progresiva. A través del programa informático de adquisición de datos, se registró la fuerza equivalente a la carga ejercida; así como, la variación del voltaje de desequilibrio de los puentes relacionada con el incremento o decremento de la carga que se había aportado.

Así mismo, se determinó la sensibilidad cruzada que expresa el desequilibrio producido en un puente cuando el otro puente es el operativo. La sensibilidad cruzada de los puentes del dinamómetro tiene que ser lo más baja posible, inferior a 0.08 VN-1V-1 (O`Dogherty, 1996).

La adquisición de datos se llevó a cabo con dos paquetes comerciales SA64 y AD32 versión 3.0, trabajando con límite práctico máximo de 20.000 muestras por segundo. Este sistema permitía el registro de hasta 64 señales analógicas, con una frecuencia en la toma de datos de 50 Hz. El sistema se completaba con un amplificador de tres canales, con una constante de amplificación igual a 1000.

El diseño del experimento correspondió a un modelo multifactorial en el que se consideraron los siguientes factores o variables independientes: tres rejas, un contenido de humedad, un nivel de densidad aparente del suelo, una profundidad de trabajo, cinco velocidades y tres repeticiones. Las variables dependientes analizadas fueron: la fuerza de tiro y la fuerza vertical. Las variables independientes fueron: la humedad y densidad aparente del suelo, la profundidad de trabajo, las rejas y sus velocidades de trabajo. Los paquetes estadísticos que se emplearon fueron el Statística versión 4.0 (Statsoft, 2003) y el SAS 4.0 (SAS, 2001).

Resultados y Discusión

Comportamiento de la fuerza de tiro (D) al variar la velocidad de trabajo

Para las tres rejas, la fuerza de tiro (D) aumentó al incrementarse la velocidad de trabajo. En todas las velocidades, la reja que mayor incremento registró fue la FO2 seguida de FO3 y de FO1 (Tabla 1). En las velocidades primera y última, los valores medios de N para FO1 y FO3 fueron del mismo orden de magnitud: 120.2% para la primera y del 123.5% para la última de ellas. En el caso de FO2, supuso un incremento del 150.4%.

Tabla 1.-Efecto de la velocidad de trabajo (mm s-1) de las rejas sobre N.

Rejas Profundidad (mm) Velocidad de trabajo (mm s-1)

20 40 60 80 100

FO1 100 99 a A 158 b A 187bc A 202bc A 218 c A

FO2 100 127a A 230 b B 282 c B 303 c C 318 c C

FO3 100 119 a A 191bAB 231bc A 251 c B 266 c B

Media 115 a 193 b 233 c 252 c d 268 d

En cada fila las cifras que van seguidas por la misma letra minúscula, y en cada columna las que lo hacen por la misma letra mayúscula, no son significativamente diferentes con un nivel de significación de P 0.01 (FO1, reja binadora; FO2, reja recta)

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Variación de la fuerza vertical (V) al variar la velocidad de trabajo

La fuerza vertical (V) aumentó al incrementarse la velocidad de trabajo (Tabla 2). A nivel general, la variación mas acusada (41.9%) fue al pasar de la velocidad de 20 a 40 mm s-1, los posteriores incrementos de velocidad supusieron un aumento de V del 11.4%, 8.1% y 15.1%, respectivamente. La componente vertical tuvo los mayores registros en FO3 y FO1, mientras que la FO2 estuvo por debajo de los niveles registrados por las otras.

Tabla 2.- Efecto de la velocidad de trabajo (mm s-1) sobre la fuerza vertical (V).

Rejas Profundidad (mm) Velocidad de trabajo (mm s-1)

20 40 60 80 100

FO1 100 -38 a A -46ab A -55 bc B -64 c B -80 d B

FO2 100 22 a A 26 a A 29 a A 30 a A 32 a A

FO3 100 33 a A 61 b B 64 b B 66 b B 71 b B

Mean 31 a 44 a 49 b 53 b 61 b

En cada fila las cifras que van seguidas por la misma letra minúscula, y en cada columna las que lo hacen por la misma letra mayúscula, no son significativamente diferentes con un nivel de significación de P 0.01 (FO1, reja binadora; FO2, reja recta reversible; FO3, reja tipo patín).

La velocidad de trabajo incide directamente sobre las fuerzas que experimentan las rejas, de forma que se incrementan al aumentar la velocidad, Stafford (1979). Así mismo, Collins y Fowler (1996) corroboraron la idea anterior, aunque inciden que el efecto del incremento de la velocidad de trabajo sobre la fuerza de tiro esta directamente relacionado con la profundidad. A semejantes conclusiones llegaron Al-Suhibani y Al-Janobi (1997). Por el contrario, Onwalu y Watts (1998) indicaron que los efectos de la velocidad de trabajo sobre la fuerza de tiro no dependen de la profundidad a la que trabaje la reja.

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50

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150

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Velocidad de trabajo (mm s-1)

Fuer

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e tir

o (N

)

FO1

FO2

FO3

Figura 4.-Comportamiento de la fuerza de tiro de las rejas ante cambios en la velocidad de trabajo.

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20

30

40

50

60

70

80

90

0 20 40 60 80 100 120

Velocidad de trabajo (mm s-1)

Fuer

za v

ertic

al (N

)

FO1

FO2

FO3

Figura 5.- Comportamiento de la componente vertical de la fuerza de las rejas ante cambios en la velocidad de trabajo

En la velocidad de trabajo de 100 mm s-1 la fuerza vertical fue mayor en FO1, seguida de FO3 y de FO2, esto puede ser debido a las características geométricas específicas que tiene FO1.

Conclusiones

En este trabajo se han comparado las fuerzas de tiro y vertical medidas en tres rejas abresurco que se desplazaban a diferentes velocidades en un suelo con contenidos de humedad, niveles de compactación y profundidades de trabajo controladas.

Las tres rejas experimentaron un incremento de las fuerzas horizontal y vertical al aumentar la velocidad de trabajo. El mayor incremento de la fuerza horizontal correspondió a la FO2 seguida a continuación de FO3 y FO1. Por el contrario, la fuerza vertical con mayor incremento fue la de la reja FO3, seguida por FO1 y de FO3.

En las diferentes condiciones de ensayo, FO1 fue la reja que mayor suelo removió al abrir el surco de siembra. Ello se debió a que de forma sistemática soportó fuerzas verticales descendentes. Por el contrario, FO3 fue la reja que menor suelo removió, ya que soportó las mayores fuerzas verticales ascendentes.

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Potential Application of Hyperspectral Imaging for Detection of Contamination in Packaged Fresh Spinach

Abstract

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Introducción y/o Justificación

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Material y Métodos

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1059

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Resultados y Discusión

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Figura 1. Gráfico de disperión bi-dimensional de los pixeles de imágenes correspondientes al tratamiento Control-2 durante el primer día de medida (izquierda), y de los tratamiento M5 y M7 durante el último

día de medida (derecha) en el espacio definido por los dos primeros componentes principales.

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Figura 2. Espectros medios de reflectancia de los tres grupos de píxeles seleccionados como píxeles puros no degradados, semi-degradados y degradados.

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cada tratamiento a lo largo de los días de ensayo.

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Figura 5. Comparación múltiple del % de píxeles degradados y semi-degradados (izquierda) y el recuento de microorganismos totales (derecha) categorizados por tratamiento (Control-1, Control-2, M5 y M7). Los puntos representan el valor medio y las líneas horizontales el rango considerando el error estándar de la

media.

Conclusiones

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Agradecimientos

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Bibliografía

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1063

Modelado y simulación por eventos discretos del ciclo de cosecha del maíz forrajero

J. Bueno

1, C. Amiama y J.M. Pereira

1 Universidad de Santiago de Compostela. Departamento de Ingeniería Agroforestal.

Escuela Politécnica Superior, Campus Universitario, 27002 Lugo. Correo-e: javier.bueno@usc.es

Resumen

La recolección de maíz forrajero para ensilado en centros de alimentación puede considerarse un sistema

caracterizado por poseer una gran complejidad desde el punto de vista logístico, debido a la confluencia de un

gran número procesos (varias cosechadoras autopropulsadas, con un número variable de camiones que

transportan el forraje al silo, donde actúan varios vehículos extendiendo y compactando el forraje). Derivado de

esta complejidad se hace necesario la utilización de herramientas de ayuda a la decisión, que permitan realizar

una aproximación a cual es la combinación de vehículos a utilizar que garantice un menor coste global del

sistema.

La simulación ha demostrado la utilidad del análisis de sistemas en la predicción de los costes globales del

proceso así como en el dimensionamiento óptimo de los equipos que permita minimizar los tiempos muertos del

proceso. La utilización de un software para modelado de eventos gráficos, basado en la simulación de eventos

discretos (sistemas en los que los cambios ocurren en instantes concretos) permitirá analizar el comportamiento

del sistema cuando modificamos alguna de las variables de estado (número de camiones disponibles, capacidad

de los camiones, número de vehículos compactando el silo, número de cosechadoras, capacidad efectiva de

trabajo de las cosechadoras, ..). Previamente es necesario modelizar cada uno de los procesos, recopilando

información en campo que permita caracterizar las operaciones a realizar.

En este trabajo se han modelizado los diferentes procesos que concurren en la cosecha de maíz forrajero,

(considerando distintos tipos de cosechadora, rendimientos diferenciales en los compactadores del silo y número

variable de vehículos de transporte) y se ha simulado el comportamiento del sistema por eventos discretos.

Nuestro objetivo ha sido la mejora en la eficiencia en el ciclo de cosecha, determinando la combinación óptima

de los recursos a utilizar.

Palabras clave: Cosecha de maíz forrajero, eventos discretos, simulación.

Discrete event simulation model for the harvest cycle of silage corn

Abstract

The harvest of silage corn in dairy feed centers can be considered a system characterized for possessing a big complexity from the logistical

point of view. A great number of processes are done at the same time (several self-propelled forage harvesters, with a variable number of trucks that transport the forage to the silo, where several vehicles are extending and packing the forage). Derived of this complexity it is

necessary the use of decision support systems (DSS) that allow obtaining an approximation of the optimum combination of vehicles to use,

in order to guarantee the lowest global cost of the system. The simulation has showed the utility of the analysis of systems in the prediction of the global costs of the process, as well as in the optimum dimensioning of the teams that allow to minimize the dead times of the process.

The use of software for modeling graphics events, based on discrete event simulation (systems in which the changes occur in concrete

instants) will allow to analyze the performance of the system when we modify any of the variables of state (number of available trucks, capacity of the trucks, number of vehicles compacting the silo, number of SP forage harvesters, effective field capacity of SP forage

harvesters, ..). Previously it is necessary to model each one of the processes, obtaining information in field that allows characterizing the

operations. In this work the different processes performed in the harvest of silage corn have been modeled (considering different types of SP forage harvesters, different field capacities of the silo packers and variable number of vehicles of transport). The performance of the system

was simulated by discrete events. The aim of this work was to improve the efficiency of the harvest cycle, by determining the optimum

combination of the resources to be used.

Keywords: silage corn harvest, discrete event simulation.

1064

Introducción y/o Justificación

En los últimos años, la necesidad de reducir los costes de producción ha llevado a las granjas de menor

tamaño a agruparse para adquirir conjuntamente parques de maquinaria agrícola. Esta situación se ha

producido en la cooperativa “Os Irmandiños” ubicada en el norte de la provincia de Lugo, que ha

creado una planta de procesado de forraje para sus socios. En este escenario el socio trasfiere su

forraje a al cooperativa, que gestiona todo el proceso de cosechado y posterior ensilado. La logística

de este sistema incluye los procesos de cosechado, transporte y ensilado. La cosecha la realizan

cosechadoras autopropulsadas de forraje (SPFH), el transporte se realiza con camiones y el

compactado en el silo con tractores y palas cargadoras. Todos estos equipos han de estar coordinados

para evitar “cuellos de botella” que puedan reducir la capacidad efectiva de trabajo de los equipos

(Buckmaster, 2006).

La utilización de modelos de simulación para analizar y optimizar estos complejos sistemas ha sido un

campo de trabajo de numerosos autores (Berruto y Busato, 2008; De Toro et al., 2012). En este trabajo

se han modelado los procesos que concurren en la recolección y ensilado de maíz forrajero.

Posteriormente se ha realizado un simulación por eventos discretos del ciclo de cosecha con el objeto

de determinar la combinación de recursos a utilizar que proporciona un menor coste.

Material y Métodos

La modelización de los procesos de cosechado, transporte y compactado en el silo, y posterior

simulación, se ha realizado considerando la campaña de ensilado del año 2011. Cuatro SPFH han sido

monitorizadas y se han registrado los tiempos invertidos en la trasferencia del forraje entre las

cosechadoras y el vehículo de transporte, los tiempos invertidos en el transporte del forraje, así como

el proceso de descarga, extendido y compactación del forraje en el silo. En la tabla 1 se muestran los

valores considerados para las distintas variables de estudio.

Tabla 1. Valores usados para la simulación

Unidades Valor

Capacidad efectiva de trabajo, Ca (6 líneas) ha.h-1

1.14

Capacidad efectiva de trabajo, Ca (8 líneas) ha.h-1

1.39

Rendimiento del cultivo, Y t.ha-1

42.31

Capacidad de carga de los camiones t 8

Tiempo de alineación y descarga para el transporte en el silo h 0.074

Tiempo de interacción cosechadora/transporte para descarga h 0.033

Capacidad de compactado de pala cargadora (materia verde) t. h-1

81

Capacidad de compactado de tractor (materia verde) t. h-1

39

Duración de la jornada h 8

En este trabajo se ha utilizado el software de modelado de eventos gráficos basado en la simulación de

eventos discretos (Custom Simulations, 1178 Laurel St., Berkeley, CA 94708). La figura 1 muestra el

modelo generado para simular el proceso de ensilado. Formas diferentes han sido asignadas a cada

equipo, círculos para el ciclo de la SPFH, cuadrados para los camiones y octágonos para definir la

actividad de los compactadores y extendedores de forraje.

1065

Figura 1. Distribución de la actividad en el modelo (bordeado verde, variables de estado; bordeado rojo, SPFH; bordeado Amarillo, compactadores/extendedores y sin bordeado, transporte del forraje)

Resultados y Discusión

La determinación de equipos que proporciona el mínimo coste se ha realizado por un método de

aproximaciones sucesivas. Inicialmente se ha partido de la hipótesis de que los equipos de extendido y

compactado del forraje en el silo no serían limitantes. Para ello se fijó una capacidad de compactado

de 16 t.min-1

. Nuestro objetivo era determinar el número de vehículos de transporte que

1066

proporcionaban un coste mínimo, es decir, una nivel de ocupación de las cosechadoras óptimo, sin

considerar los tiempos de espera para descarga en el silo (derivados de posibles atascos al superar la

capacidad de trabajo de los equipos de extendido). Ha resultado un valor de 30 camiones en el caso de

utilizar SPFH de 6 líneas y 34 camiones si se consideran SPFH de 8 líneas.

Partiendo de este número de vehículos de transporte se ha ido disminuyendo progresivamente la

capacidad de compactado, hasta obtener un mínimo coste. Dicho valor se ha obtenido para ambas

SPFH con un capacidad de compactado de 3,35 t.min-1, equivalentes a la desarrollada por dos palas

cargadores y un tractor extendedor, combinación utilizada habitualmente en el silo.

Por último ha sido preciso ajustar nuevamente el número de camiones a utilizar, ya que éste puede

variar ligeramente respecto a la situación de “no limitación” en el silo. Como puede observarse en la

figura 2, en el caso de la SPFH de 6 líneas, el coste mínimo se obtiene utilizando 27 camiones,

ascendiendo el coste de cosecha a 592,127.67 €. En el caso de la SPFH de 8 líneas el coste mínimo se

obtiene con 33 camiones, y el coste asciende a 588,152.22 €. Los datos obtenidos tienen un buen

ajuste con modelos de regresión polinomial, pudiendo predecirse con gran exactitud los costes del

proceso al variar el número de camiones.

El cruce de las curvas de coste de ambas SPFH se produce con 29.8 camiones, por lo que si el número

de camiones de los que se dispone es inferior a 30 es menos costoso utilizar SPFH de 6 líneas. En caso

contrario con la utilización de SPFH de 8 líneas se incurrirá en menores costes.

Figura 2. Simulación de los costes de cosecha con una capacidad de compactado de 3.35 t.min-1

Si se realiza un análisis individualizado de costes se puede concluir como el trasporte supone el

elemento de mayor coste en el sistema, derivado del elevado número de camiones necesario. El

elemento que supone un menor coste son los vehículos de compactado y extendido. En la figura 3 se

muestra la evolución de costes al variar el número de camiones, considerando un capacidad de

1067

compactado de 3.35 t.min-1

. Puede observarse como los costes de las SPFH son mucho más sensibles a

un inadecuado dimensionamiento de la flota de camiones que de los compactadores.

Figura 3. Análisis de los costes de campaña para la SPFH de 6 líneas, considerando una capacidad de compactado de 3.35 t.min-1

Conclusiones

Como resultado de este trabajo puede concluirse que el software de simulación de eventos discretos,

SIGMA, es una herramienta válida para la simulación de la cosecha y ensilado de maíz forrajero. La

combinación de equipos que ha proporcionado menores costes varía con la SPFH considerada. En el

caso de SPFH de 6 líneas el coste mínimo se alcanza con 27 camiones. Si consideramos cosechadoras

de 8 líneas la combinación óptima se alcanza con 33 camiones. En ambos casos 3.35 t.min-1

ha sido el

valor obtenido para la capacidad de extendido en el silo que proporciona menores costes.

Diferenciando los costes de cada equipo se concluye que los camiones son los elementos que suponen

un mayor coste, debido al elevado número de vehículos utilizados.

Bibliografía

Berruto, R., and Busato, P. (2008). System approach to biomass harvest operations: simulation modeling and

linear programming for logistic design. In: American Society of Agricultural Engineers Meetings

Papers. Proceedings of the 2008 ASABE Annual International Meeting. 2008 June 29 – July 2;

Providence, Rhode Island.

Buckmaster, D.R. (2006). A systems approach to forage harvest operations. In: American Society of Agricultural

Engineers Meetings Papers. Proceedings of the ASABE Annual International Meeting. 2006 9–12 July;

Portland, Oregon. ASAE Paper No.061087.

De Toro A., Gunnarsson C., Lundin G., and Jonsson N. (2012). Cereal harvesting – strategies and costs under

variable weather conditions. Biosystems Engineering 111, 429-439.

1068

Plataforma para el seguimiento de variables meteorológicas y ambientales para el sector agropecuario

David Camilo. Corrales

1, Iván Darío. López

1, Felipe. Campo

1, Silvio Andrés. Ordoñez

1

, Juan Carlos. Corrales2, Apolinar. Figueroa Casas

1, Carlos. León Roa

3

1Grupo de Estudios Ambientales (GEA), Universidad del Cauca, Carrera 2 # 1A-25, Popayán, Colombia,

dcorrales@unicauca.edu.co 2Grupo de Ingeniería Telemática (GIT), Universidad del Cauca, Carrera 2 # 4N-140, Popayán, Colombia

3Corporación Centro Internacional de Investigación e Innovación del agua (CIAgua), Universidad del Cauca,

Carrera 2 # 1A-25, Popayán, Colombia

Resumen

Ante un panorama mundial que demanda de la nación Colombiana altos niveles de competitividad,

sostenibilidad y adaptabilidad para hacer viable el progreso y la consecución de los Objetivos de Desarrollo del

Milenio 2015, en el contexto del Cambio Climático Global, el país debe prepararse de forma adecuada y

oportuna para afrontar los cambios climáticos y socioeconómicos que pueden darse en sus territorios,

considerando la permanencia de los mismos durante varias generaciones. En este sentido la presente

investigación propone un desarrollo tecnológico basado en TIC y software de libre distribución que soporta la

gestión de procesos productivos agropecuarios a partir del monitoreo y análisis de variables meteorológicas y

ambientales, entrega servicios de monitoreo climático en tiempo cercano al real y generación de alertas

tempranas basado en tres escalas: La macro-escala: determina cambios y ocurrencia de fenómenos climáticos

través del monitoreo de imágenes satelitales. La meso-escala: genera alertas inducidas por fenómenos extremos

asociadas a sectores específicos. La micro-escala: genera alertas propiciadas por plagas y enfermedades en cultivos. Finalmente se presenta un caso de estudio para una granja experimental de la empresa Supracafé.

Palabras clave: macro-escala, meso-escala, micro-escala, variables-meteorológicas, variables-ambientales,

servicios

Web Portal for monitoring meteorological and environmental variables for the agricultural sector

Abstract

Faced by a global outlook; it demands of Colombia, high levels of competitiveness, sustainability and

adaptability, in order to sustain the progress and the achievement of 2015 development goals. In the context of

global climate change, the country must be prepared properly and timely to address this problem and the

socioeconomic issues that may occur in its territories, considering the permanence of them for next generations.

The present research propose a development ICT based free software that supports the management of agricultural production processes, monitoring and analyzing meteorological and environmental variables. It

delivers climate monitoring services in near real time and it generates early warnings (reports to mobile devices,

phone calls, emails, SMS, etc...) It is based on three scales. The macro-scale: it determines changes and climatic

events through the monitoring of satellite images. The meso-scale: it generates induced alerts by extreme events

associated with specific sectors. The micro-scale: it generates, alerts prompted by plagues and diseases in crops.

Finally is presented a case study for experimental farm of Supracafé company.

Keywords: macro-scale, meso-scale, micro-scale, meteorological-variables, environmental-variables, services

Introducción y/o Justificación

Actualmente la producción agrícola se ve afectada por factores atribuibles al cambio global, como son

la introducción de nuevas variedades al cultivo, cambios en los gustos de los consumidores etc., junto

1069

con cambios ambientales de origen natural y/o antropogénicos (Jones, 2008). En este sentido, la

agricultura está expuesta a los efectos del cambio global, de tal manera que la vulnerabilidad al mismo dependerá de un conjunto de factores abióticos, biológicos y socioeconómicos, específicos de cada

situación geográfica (Sauri, 2007) así como de su conjunción en el tiempo. De esta manera

determinadas zonas del planeta están más expuestas, y son potencialmente más vulnerables al cambio

climático y consecuentemente a pérdidas de productividad agrícola directa (menos producción) o indirecta (mayores costos). En este sentido, el potencial cambio climático atribuible al cambio global,

puede incrementar la temperatura a nivel local o general (M.L. Parry, 2007), estos pequeños cambios

de temperatura pueden tener gran influencia a nivel del balance de carbono atmosférico (Valentíni, 2003) y en la productividad de los cultivos.

Actualmente, existen plataformas tecnológicas que presentan información meteorológica y ambiental

mediante imágenes y mapas satelitales; entre las más representativas se encuentran: , Wunderground (Celenza et al., 2009), Citizen Weather Observer Program (CWOP) (Helms, 2005), MesoWest (Horel

et al., 2002), entre otros. De manera similar existen plataformas que capturan datos mediante

estaciones meteorológicas con el propósito de analizar el comportamiento climático de un área específica, como es el caso de: Agritempo (Brasil) (Coltri et al., 2007), SIMERPA (Uruguay)

(Chilibroste et al., 2007).

Ahora bien, en Colombia, el sector agropecuario adolece de sistemas tecnológicos como los

presentados anteriormente que brinden datos e información agroclimatológica que permitan mejorar la

productividad y competitividad a través del fortalecimiento de los procesos de toma de decisiones que

garanticen la productividad del País, el mantenimiento de seguridad alimentaria y la mitigación de los efectos producidos por cambio climático. De esta forma el presente artículo presenta una plataforma

para el seguimiento de variables meteorológicas y ambientales para el sector agropecuario en

Colombia.

El artículo está estructurado de la siguiente forma: En la sección 2 es presentado el enfoque de la

plataforma, seguido por su arquitectura y un caso de estudio, la sección 3 se muestran las conclusiones y resultados.

Material y Métodos

Enfoque

La plataforma para el seguimiento de variables meteorológicas y ambientales es un desarrollo

tecnológico basado en TIC y software de libre distribución que soporta la gestión de procesos

productivos agropecuarios a partir del monitoreo y análisis de variables meteorológicas y ambientales, entrega servicios de monitoreo climático en tiempo cercano al real y generación de alertas tempranas

(reportes a dispositivos móviles, llamada telefónica, email, sms, etc.) basado en tres escalas: i) macro-

escala, la cual determina cambios y ocurrencia de fenómenos climáticos en temperatura, humedad, precipitación, radiación, entre otras asociados a regiones extensas como País a través del monitoreo de

imágenes satelitales. ii) meso-escala, que genera alertas inducidas por fenómenos extremos (golpes de

calor, heladas blancas, heladas negras, entre otras) asociadas a sectores específicos como distritos de

riego, municipios y haciendas, haciendo uso de estaciones meteorológicas que miden variables como: temperatura, humedad relativa, radiación solar, densidad de radiación solar, pluviosidad, velocidad y

dirección del viento, entre otras. iii) micro-escala, la cual genera alertas propiciadas por plagas y

enfermedades, así como el soporte para la trazabilidad asociada a la calidad del cultivo (Terruá: relación de tierra, clima y procesos de cultivo) mediante el uso de redes de sensores inalámbricos que

permiten medir variables ambientales como: temperatura del suelo, temperatura en las hojas, humedad

del suelo, flujo fotosintético, radiación solar en las hojas.

1070

Arquitectura

La Arquitectura de la Plataforma para el seguimiento de variables meteorológicas y ambientales para el sector agropecuario se expone en la Figura 1. Esta fue concebida a partir del paradigma de

Arquitectura Orientada a Servicios (Erl, 2005) (SOA), por lo tanto SOA es la columna vertebral y pilar

fundamental para el intercambio de datos e interoperabilidad de los diferentes servicios existentes dentro y fuera del sistema.

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Figura 1. Arquitectura de la plataforma

La arquitectura se compone de los siguientes módulos:

� Módulo de infraestructura: este módulo está compuesto por: estaciones meteorológicas,

redes de micro-sensores, Datalogger, control de datos y base de datos temporal. Las estaciones meteorológicas están equipadas con sensores que miden variables como: temperatura,

humedad, radiación solar, pluviosidad, velocidad y dirección del viento, entre otras, mientras

que las redes de micro-sensores, están compuestas por: (i) motas que a su vez contienen un microprocesador con memoria, sensores de medición, un radio de baja potencia, una batería, y

(ii) una gateway encargada de recibir la información de las motas. Ahora bien, mediante las

redes de micro-sensores se miden variables específicas del cultivo como: temperatura y

humedad del suelo, flujo fotosintético, radiación y temperatura de las hojas, etc. De esta manera, el Datalogger se encarga de capturar los datos provenientes de las estaciones

meteorológicas y las redes de micro-sensores, también de configurar la frecuencia de

medición de los sensores, y el almacenamiento las mediciones en una base de datos (BD) temporal, para posteriormente validar la calidad de la información mediante el componente

control de datos.

� Módulo de persistencia: una vez transmitidos los datos via internet desde el módulo de

infraestructura, estos son almacenados en una BD llamada clima (estaciones meteorológicas) y cultivo (red de micro-sensores), además la BD cultivo almacena variables agronómicas y

datos fenológicos de diferentes tipos de cultivos. Por otro lado la BD satelitales almacena

datos espaciales para la construcción de mapas de monitoreo (sequía, disponibilidad de agua

en el suelo, nubosidad, espectros, entre otros). Estas dos últimas BD se alimentan mediante un panel de administración para usuarios expertos.

1071

� Módulo de servicios: este módulo es el encargado de construir servicios agroclimatológicos

de valor agregado a macro, meso y micro escala, a partir de las BD del módulo persistencia.

En la Figura 1 se observa servicios tales como mapas de nubosidad para el territorio colombiano (macro-escala), almanaque de floraciones para el sector cafetero (micro-escala), y

el resumen diario de los elementos del clima (meso-escala). En algunos casos para la

construcción de un servicio es necesario utilizar información de dos o más BD.

� Módulo de presentación: permite a los usuarios finales interactuar con la plataforma,

facilitando el despliegue de los servicios agroclimatológicos a través de diversas interfaces, las cuales son consumidas por distintos dispositivos, de acceso fijo y de acceso móvil. Entre los

elementos de acceso fijo se encuentran los computadores de escritorio y portátiles, mientras

que los elementos de acceso móvil están clasificados como smartphones y tabletas. Este módulo despliega también las alertas agroclimatológicas generadas por el sistema a través del

Servicio de Mensajería Corta (SMS), correo electrónico y mensajes de voz.

Resultados y Discusión

Caso de Estudio

La Plataforma para el seguimiento de variables meteorológicas y ambientales para el sector agropecuario ha sido desplegada en dos fincas experimentales (Normandía y Los Naranjos ubicadas en

el municipio de Cajibío en el departamento del Cauca - Colombia) de la empresa Supracafé Colombia.

En dichas granjas se instalaron el módulo de infraestructura compuesto por dos estaciones

meteorológicas (Figura 2) y la Red de sensores inalámbricos (Figura 3).

Figura 2. Estación Meteorológica ubicada en la finca Los Naranjos

Figura 3. Micro-sensores ubicados en los cultivos de café de la finca Los Naranjos

Las estaciones meteorológicas instaladas son marca CAMPBELL, específicamente los dispositivos que las componen son: Datalogger CR800, Network Link Interface NL100, Sensor de Pluviosidad

TE525 MM\TR, Sensor de Radiación LI200X, Sensor de Temperatura y Humedad Relativa CS215 y

Sensor de Dirección y Velocidad de viento. Con base en los dispositivos mencionados anteriormente, dichas estaciones meteorológica cuentan con una configuración de tres componentes: (1) Sistema de

Adquisición de Datos (núcleo central), conformada por el Datalogger CR800, (2) La interfaz de

comunicaciones implementada por el dispositivo NL100 y (3) el Módulo de captura de información, conformada por diferentes sensores que hacen parte de la estación y que a su vez están conectados al

centro de acopio de la información. Por otra parte la red de micro-sensores esta implementada con

motas marca IRIS 2.4GHZ, las cuales cuentan con un microprocesador ATmega1281, 8 Kb de RAM,

y alimentadas con dos baterías AA. La gateway es marca Stargate SPB400 400MHz, equipada con un microprocesador IntelPXA255, y 64 Mb de SDRAM.

1072

Posteriormente, la información recolectada por las estaciones, es almacenada en una BD temporal para

luego ser enviada vía Internet hacia un servidor de base de datos ubicado en la ciudad de Popayán-Colombia, con el fin de implementar servicios orientados al sector cafetero. Cabe resaltar que estos

servicios están organizados en un sitio Web personalizado para Supracafé. Por otro lado, de manera

similar a Supracafé existen otras entidades u organizaciones que disponen de su propio sitio Web y

que están involucradas directa o indirectamente con el manejo de procesos de producción (producción piscícola y calidad de agua para consumo humano).

Entre los servicios ofrecidos a meso y micro-escala para Supracafé, se encuentran los resúmenes de

datos históricos clima (diarios, mensuales y anuales) que suministran información fundamental para el agricultor ya que permiten programar distintas labores como: limpia de maleza, fertilizaciones, manejo

sanitario, podas, etc., además de determinar la calidad de la bebida por procesos fisiológicos teniendo

en cuenta la diferencias de temperatura entre el día y la noche, lo cual facilita determinar un rango de acumulación de azucares en el fruto. Otro servicio importante de mencionar es el almanaque de

floraciones, utilizado para programar la recolección de café, épocas criticas de ataques de broca, roya

y fertilizaciones, además determina a partir de los datos del clima el efecto sobre las floraciones.

Resultados

En el presente artículo se mostrarán los resultados obtenidos al aplicar un test de usabilidad a 30

usuarios, divididos a su vez en 15 investigadores y 15 agricultores. Para el desarrollo de este ejercicio se aplicó una encuesta, compuesta de 7 preguntas que involucran conceptos relacionados con: carga

cognitiva, accesibilidad, tiempo de aprendizaje, tiempo de respuesta entre otros. En este sentido las

Figuras 4 y 5 presentan los resultados obtenidos para los servicios agroclimatológicos: resumen diario

clima y almanaque de floraciones, con base en las siguientes preguntas: ¿El servicio agroclimatológico se presenta de forma clara y sin lugar a ambigüedades? (Pregunta 1), ¿La información que presenta el

servicio agroclimatológico es relevante para las necesidades en su campo de trabajo? (Pregunta 2).

Figura 4. Resumen Diario Clima

Figura 5. Almanaque de floraciones

En la Figura 4 se puede observar que el servicio agroclimatológico: Resumen Diario Clima para los

investigadores no presenta problemas para interpretar su funcionamiento y además es considerado

importante para identificar fenómenos meteorológicos, mientras que para el grupo de agricultores el servicio es complejo de interpretar y por este motivo la mayoría de los agricultores no consideran

importante utilizarlo a través de la Web.

Por otra parte el servicio agroclimatológico: Almanaque de floraciones presentado en la Figura 5, muestra un comportamiento similar al servicio Resumen Diario Clima, con buenos resultados para los

investigadores, pero a su vez dejando al descubierto problemas de interpretación por parte de los

agricultores. Es preciso mencionar que para el correcto funcionamiento del Almanaque de floraciones se debe configurar un conjunto extenso de parámetros (fechas de siembra, cosecha, recolección,

1073

evaluación de roya, broca, entre otras), lo cual podría ser una de las causas para que los agricultores no

asimilen adecuadamente toda la información que se muestra en este servicio, adicionalmente estos usuarios son mayores de 40 años y sus conocimientos en sistemas informáticos son básicos. Teniendo

en cuenta los comentarios presentados anteriormente, el grupo de agricultores prefiere recibir la

información de estos servicios de manera automatizada mediante SMS a su teléfono móvil.

Conclusiones

En la zona cafetera colombiana la producción del café depende de la disponibilidad de agua

proveniente de las lluvias a través del año, por lo tanto servicios a Macro, Meso y Micro Escala como el resumen de datos históricos clima a diferentes escalas de tiempo (diarios, mensuales y anuales), y

las imágenes satelitales de nubosidad, cobran un alto grado de importancia, ya que permiten al

agricultor, tomar decisiones como elegir el sistema de producción a establecer, el tipo de prácticas

agronómicas a desarrollar, la selección de la época de siembra, la integración con sistemas agroforestales transitorios o permanentes, épocas de fertilización, manejo de arvenses (maleza) y

controles fitosanitarios, entre otras.

También, la floración del café en Colombia se relaciona directamente con estímulos ambientales como el déficit hídrico, radiación solar y los cambios diarios de temperatura. De esta forma el servicio

almanaque de floraciones ofrecido para Supracafé, permite observar dichos estímulos ambientales y

verificar las condiciones favorables para la floración.

Agradecimientos

Los autores, agradecemos a la Universidad del Cauca, El Grupo de Estudios Ambientales (GEA), El

Grupo de Ingeniería Telemática (GIT), La Corporación Centro Internacional de Investigación e Innovación del agua (CIAgua), Colciencias y el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural de

Colombia por el soporte técnico-científico.

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1074

Eficacia de la colocación de pezoneras en sistemas de ordeño robotizado

A. Castro1, J.M. Pereira1, J. Bueno1, C. Amiama1

1 Departamento de Ingeniería Agroforestal. Universidad de Santiago de Compostela. Campus Universitario s/n.

Escuela Politécnica Superior. 27002 Lugo, España. E-mail: angel.castro@usc.es. Resumen

De entre los factores que pueden afectar a la capacidad de un sistema de ordeño robotizado, la duración del tiempo que un animal permanece en el box, a lo que denominamos tiempo de proceso de ordeño, es uno de los más importantes. El objetivo de nuestro estudio se ha centrado, en determinar e identificar cuáles son los factores, y en qué medida afectan a la duración del tiempo de proceso de ordeño en sistemas de ordeño robotizado. Se analizaron los datos recogidos del software del robot en 60 ordeños y se combinaron con grabaciones de 3 cámaras digitales que filmaron cada ordeño. Se estipuló la duración de las variables que definen el ordeño con robot. Así el flujo de ordeño se perfila como la variable que a priori puede influir más en la estancia de la vaca en el box, pero además otras tienen su peso como pueden ser el tiempo transcurrido desde que comienza a limpiar los pezones hasta que coloca la primera pezonera con éxito. Creemos que estos datos servirán de punto de partida para afinar sobre qué aspectos y en qué medida afectan más en la capacidad de ordeño de un robot.

Palabras clave: sistemas de ordeño robotizado, capacidad de ordeño

Effectiveness of attachment of the teat cup on automatic milking systems

Abstract

Between the factors that may affect the capacity of an automatic milking system, the time that a cow remains in the box, what we call milking process time, is one of the most important. The aim of our study has been focused, to determine and identify the factors which affect the length of time of milking process in automatic milking systems. We analyzed data collected from software of milking robot of 60 milkings and were combined with recordings of three digital cameras filming every milking. The duration of the variables that define the milking with robot was determined. So milking flow seems the variable that can have more influence on the permanence of the cow in the box. But also others such as the time from start to clean teats until the first teat cup is attachment successfully are important factors. We believe that these data will provide a starting point to refine what aspects and to what extent further affect the capacity of an automatic milking system.

Keywords: automatic milking system, milking capacity

Introducción

Pasados ya algo más de 12 años desde que las primeras unidades de ordeño robotizado se instalaran en España el número de explotaciones lecheras con este sistema de ordeño no ha dejado de aumentar año tras año. A día de hoy son más de 300 los robots instalados en España y más de 18.000 los instalados por todo el mundo (Pereira & Castro 2012). En los sistemas de ordeño robotizados (SOR) la producción de leche, la frecuencia de ordeños, el éxito en la colocación de las pezoneras y la duración del proceso de ordeño son importantes aspectos (Gygax et al., 2007), que influyen en la capacidad y en la eficiencia del sistema.

Quizás el índice más importante que define la eficiencia de un robot de ordeño es la cantidad de leche obtenida por medio del sistema en un periodo de tiempo (kg/año). Este índice es importantísimo para evaluar la amortización del sistema, está directamente relacionado con el índice de ocupación (IO), definido como el tanto por ciento de horas que un robot utiliza en el proceso de ordeño respecto al

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total en un año, lo cual da una idea de la capacidad a la que está trabajando un SOR. En condiciones reales de trabajo no es posible utilizar todas las horas del día en el proceso de ordeño; algún tiempo es consumido para la limpieza del sistema, para visitas sin ordeño o para mantenimiento. Castro et al. (2012) llegan a la conclusión de que es posible alcanzar índices de ocupación en torno al 90% en condiciones reales de trabajo.

Cuando una vaca visita un robot la duración de su estancia en el box, a lo que denominamos tiempo de proceso de ordeño (TPO), está condicionada por la suma del tiempo de tratamiento y el tiempo de ordeño. El tiempo de tratamiento es la suma de los tiempos de entrada en la cabina, limpieza de los pezones, tiempo de acoplamiento de las pezoneras, sellado de los pezones y tiempo de salida. El tiempo de ordeño es el tiempo que dura el ordeño en si mismo. El tiempo de ordeño como tal depende sobre todo de la velocidad de ordeño, que poco tiene que ver con rasgos morfológicos de la ubre (Boully, 2000), si no más bien con componentes genéticas o de manejo. Algunas investigaciones han puesto de manifiesto como una adecuada pre-estimulación en los pezones antes del ordeño reduce significativamente el tiempo de eyección láctea (Jago et al., 2006). Por otro lado, dentro del tiempo de tratamiento destacan sobre todo los momentos de detección de pezones, bien sea para proceder a su limpieza o bien para la colocación de las pezoneras. En la duración del proceso de limpieza de los pezones, a parte de la mayor o menor rapidez de detección de los mismos, también influye el tiempo que el propio ganadero tenga determinado que debe durar esa limpieza. En rebaños con un mayor grado de suciedad una limpieza automática estándar puede ser insuficiente para minimizar algunos riesgos que afecten a la calidad de la leche (Dohmen et al 2010). En el proceso de colocación de pezoneras, la detección de los pezones es clave, vacas con pezones sucios y ubres con mucho pelo pueden engañar a los sistemas de detección, reducir la efectividad en la limpieza y ralentizar el sistema. Otro factor importante es la colocación de los pezones (Hovinen et al., 2005) y sus dimensiones. Los factores que están más asociados a las dimensiones de los pezones son posición de cuartos lecheros, partos y estado de lactación (Zwertvaegher et al., 2012). Las características morfológicas de las ubres que facilitan una aplicación fácil del método de ordeño mecánico tradicional, son por orden de importancia la colocación de los pezones anteriores y la profundidad de la ubre (Boully, 2000).

Fallos en la limpieza de los pezones o patadas durante el ordeño producen diferentes desviaciones en los SOR (Kaihilahti et al., 2007). Al no estar presente el ganadero durante el ordeño, la detección de problemas resulta difícil, por lo que la utilización de sistemas de observación en diferido es una técnica que puede resultar de interés para la corrección de problemas. Sistemas de observación por cámara ya fueron implementados por algunos investigadores para observar el comportamiento de las vacas durante el ordeño con robot (Kaihilahti et al., 2007).

El objetivo de nuestro estudio se ha centrado, en una primera fase, en determinar e identificar cuales son los factores, y en que medida afectan a la duración del tiempo de proceso de ordeño (TPO) en SOR. Estos datos preliminares esperamos que sirvan como punto de partida para alcanzar objetivos más ambiciosos en el futuro que permitan estimar aquellos puntos a partir de los cuales es posible maximizar la producción en SOR.

Material y Métodos

Los datos fueron obtenidos, durante el mes de marzo de 2013, de una explotación lechera cuyo ganado fue ordeñado por medio de un SOR (VMS, DeLaval, Tumba, Sweden) con tráfico libre y 51 vacas en ordeño, localizado en la Comunidad Autónoma de Galicia. El vacío de ordeño fue de 46 kPa con una relación de pulsación del 65%. La ración, preparada con un sistema Unifeed, está compuesta por ensilado de hierba, ensilado de maíz y concentrado, y al igual que el agua están a libre disposición para todos los animales. Para complementar dicha ración se suministraba en el SOR una cantidad de concentrado en función de la producción y estado de lactación, que variaba entre los 1 y 6,5 kg/vaca y día. El consumo medio de concentrado en el box de ordeño fue de 4,4 kg/vaca y día.

1076

Figura 1. Puntos de referencia utilizados para el cálculo de tiempos en el proceso de ordeño

Tabla 1. Descripción de las variables consideradas

Definición Variable Definidas según ISO 3918:2007 RPC Índice de pezoneras colocadas (nº colocaciones/nº intentos). TPO Tiempo de procesado de ordeño (desde que un animal identificado es aceptado para ordeñarse hasta que

es liberado). TTM Tiempo total de máquina en ordeño. (Desde que la primera pezonera es colocada hasta que la última es

retirada. En inglés Total Machine-on Time

TP Tiempo por pezonera. (Desde que se coloca con éxito una pezonera hasta que se retira). TE (trasera izquierda), TD (trasera derecha), DE (delantera izquierda), DD (delantera derecha)

TPRE Tiempo de pre-ordeño. Desde que se identifica la vaca hasta el comienzo de la colocación de la primera pezonera

TLP Tiempo de limpieza de pezones (duración del proceso de limpieza). TDC Tiempo de demora en la colocación (duración desde el comienzo del estímulo, limpieza p.ej. hasta la

primera colocación con éxito). TCU Tiempo de colocación de la unidad de ordeño. Duración desde el inicio de la colocación de la primera

pezonera hasta la colocación con éxito de la última TPOS Tiempo de post-ordeño. Desde que se retira la última pezonera hasta que se libera el animal.

Variables no definidas en ISO 3918:2007 TDE Tiempo de demora en la entrada de la vaca al box TDS Tiempo de demora en la salida de la vaca del box TM Tiempo de manejo, incluye la entrada y salida de la vaca, la preparación de la ubre, limpieza de pezones

y sellado de los mismos PO Producción de leche por ordeño (kg) FLC Flujo de leche en cabina. FLC = PO / TM (kg/min) FO Flujo de ordeño. FO = PO /TTM (kg/min)

El rebaño estudiado se caracterizaba por tener 179,8 ± 114,3 dias en leche (DEL), 2,20 ± 1,11 partos por vaca y un 31,3% de vacas primerizas. La produción media de leche en tanque fue de 35,5 ± 10,5

1077

litros por vaca y día con una media de 2,85 ± 0,70 ordeños vaca y día. Los nuevos ordeños eran permitidos en función de dos posibles variables: tiempo trascurrido después del ordeño previo que variaba entre 240 y 600 minutos, o en función de la producción esperada, si esta superaba los 7, 8 o 10 Kg de leche. Las vacas que excedían 720 minutos después del último ordeño eran marcadas como retrasadas y eran forzadas a hacer el ordeño. Todos los datos referentes a estados productivos y manejo del rebaño fueron obtenidos usando el software Delpro 3.5 (DeLaval International, Tumba, Sweden).

Se instaló un sistema de video-grabación continuo, formado por un DVR de 1TB de capacidad y tres cámaras de vídeo 600 TVL en color, lente fija abierta de 3,6 mm, visión nocturna de hasta 20 metros (24LED) y carcasa de aluminio IP66. Las cámaras se ubicaron en tres posiciones diferentes, de forma que se pudiese ver y analizar el proceso desde tres puntos de vista diferentes. Se analizaron las grabaciones correspondientes a 60 ordeños registrados desde las 11:00 horas de la mañana a las 19:40 horas del mismo día. Para ello se subdividió el proceso de ordeño en 14 puntos de referencia utilizados para calcular los tiempos empleados por la máquina en las diferentes tareas del proceso (figura 1).A partir de la visualización de las grabaciones se registraron los tiempos para cada uno de los puntos de referencia, y a partir de los tiempos registrados se procedió fueron determinadas las principales variables de funcionamiento cuyos términos y definiciones (según ISO 3918:2007) son referenciados en la tabla 1.

Resultados y Discusión

La Tabla 2 muestra el análisis descriptivo para las variables estudiadas. El TPO medio fue de 7:12 ± 1:55 min, superior a los 5,66 minutos marcados en otro estudio previo (de Koning and Ouweltjes, 2002). Pero ese estudio cifraba la producción media por ordeño en 8 Kg de leche, mientras nosotros nos encontramos con una producción por ordeño de 11,6 Kg. En cierta medida es lógico que al tener más producción lleve más tiempo sacarla de la ubre. No obstante en esto tiene que ver la velocidad de ordeño de las vacas. Para simplificar su influencia podemos hablar de la velocidad o flujo medio de ordeño del rebaño. En esto van a afectar a su vez mucho factores como el estado de lactación, número de parto etc. El flujo de ordeño medio en este rebaño fue de 2,51 ± 0,89 kg/min, prácticamente similar al señalado por los autores anteriormente citados (2,51 ± 0,05; de Koning and Ouweltjes, 2002). Ahora si, al comparar nuestro rebaño con el del estudio precedente sabemos que a caudales de ordeño similares, el mayor tiempo dedicado por ordeño se debe principalmente a la producción. Pero el flujo de ordeño está claro que cierta influencia va a tener sobre el tiempo total que la vaca está en el box de ordeño. Como se observa en la Figura 2 el flujo de leche en cabina tiene bastante dependencia del flujo de ordeño del rebaño. Es decir el flujo de ordeño tiene un peso elevado en la leche sacada por tiempo total que la vaca está en el box de ordeño. Pero esa duración total de la estancia de la vaca en el box de ordeño se debe también a los otros procesos que implica el ordeño robotizado. El robot tiene que detectar los pezones para en primer lugar colocar la copa de lavado, y una vez finalizado esta limpieza, volverlos detectar para colocar las pezoneras de ordeño. El éxito en la colocación de las pezoneras fue de casi 0,9. Bach and Busto, (2005) determinaron unos fallos en la colocación de las pezoneras en el 7,6% de los ordeños con SOR.

El tiempo de manejo fue de 2:12 ± 0:48, algo inferior por el registrado en el estudio anterior (2,23 ± 0,83; de Koning and Ouweltjes, 2002). Este tiempo de manejo inferior entre otros motivos podría verse influído por el sistema de limpieza. Mientras el de este estudio era un SOR con sistema de limpieza por rodillos, el nuestro es con copa de lavado. Pero las diferencias también se encontrarían al tratase de robots de ordeño con diez años de diferencia, produciéndose avances durante este tiempo que permitieron acortar seguramente los tiempos de manejo.

El tiempo de manejo es un factor importante en la capacidad de ordeño de un SOR ya que aumentar el tiempo de manejo por ordeño en 30 segundos puede disminuir la capacidad del SOR entre un 5,5 y un 8% (de Koning and Ouweltjes, 2002). EL tiempo de manejo a su vez va ser dependiente de muchos factores. Factores inherentes a la morfología de la vaca, como puede ser la colocación de los pezones o

1078

su tamaño, factores de manejo del rebaño por parte del ganadero, como por ejemplo hacer un flameado de la ubre y mantener una adecuada limpieza del rebaño.

Tabla 2. Estadísticos descriptivos para las variables operacionales en sistemas de ordeño robotizado (SOR)

Variables Media Min Max DS RPC 0,89 0,25 1,00 0,17 TPO mm:ss 07:12 04:09 13:58 01:55 TTM mm:ss 04:54 02:22 08:56 01:31 TPTE mm:ss 03:43 00:36 07:44 01:35

TPTD mm:ss 03:45 00:24 08:36 01:30

TPDE mm:ss 03:08 01:42 07:40 01:12 TPDD mm:ss 03:05 01:37 08:13 01:11 TPRE mm:ss 02:11 01:21 09:11 01:13 TLP mm:ss 01:27 00:00 02:53 00:31 TDC mm:ss 01:59 01:11 08:59 01:13 TCU mm:ss 00:53 00:07 03:43 00:38 TPOS mm:ss 00:08 00:07 00:32 00:03 TDE mm:ss 00:10 00:05 00:38 00:06 TDS mm:ss 00:19 00:03 02:00 00:27 TM mm:ss 02:12 01:29 06:34 00:48 FLC kg/min 1,70 0,18 3,19 0,57 FO kg/min 2,51 0,01 4,53 0,89 PO kg 11,6 2,3 21,1 2,9

Figura 2. Dependencia en 51 vacas, del flujo de leche en la duración completa de la vaca en cabina del flujo de ordeño del animal.

Es cierto que el ganadero además puede acortar este tiempo de manejo no sólo actuando en el correcto mantenimiento del robot o sobre sus vacas, sino también acortando los tiempos de limpieza de los pezones. Incluso podría suprimir este proceso si mantiene el rebaño en condiciones higiénicas perfectas, pero seguramente se equivocaría. La limpieza no sólo sirve como tal, sino que la parte más importante seguramente sea la excitación a la eyección láctea. Así un estudio sobre SOR concluyó que programar por vaca una limpieza-estimulación adecuada acortaba el tiempo de ordeño pero incrementaba el tiempo de la vaca en el box (Jago et al., 2006). Ahora se trataría de discutir si el ahorro en tiempo de limpieza para poder aumentar la capacidad de ordeño compensaría. Entonces la

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capacidad de ordeño de un SOR viene determinada por los puntos marcados anteriormente y que afectan a la duración de cada ordeño. En el futuro para continuar nuestro estudio no sólo nos debemos centrar en el flujo de ordeño, ya que otros seguramente tengan también influencia como por ejemplo el tiempo que transcurre desde que comienza la limpieza-estimulación hasta que coloca la primera pezonera con éxito (TDC) y el TPO. Aunque no es una correlación tan elevada como la mostrada en la Figura 2, si se encuentra una cierta dependencia. Con esto solo se intenta demostrar que para continuar esta línea de investigación nos debemos fijar en cualquiera de las variables marcadas en este estudio pues pueden afectar a la duración neta del ordeño.

Conclusiones

El uso de cámaras digitales para grabar lo que sucede durante el ordeño con sistemas de ordeño robotizado resultó muy útil para determinar el comportamiento de las vacas y el robot durante el ordeño. Así pudimos estipular la duración exacta de cada una de las fases del ordeño bajo sistemas robotizados. Estas fases del ordeño, definidas por la ISO 3918:2007 fueron complementadas por otras como flujo de ordeño, flujo de leche en cabina o tiempo de manejo, que intervienen en la duración del ordeño y por consiguiente tienen incidencia en la capacidad del sistema. Así el flujo de ordeño se perfila como la variable que a priori puede influir más en la estancia de la vaca en el box, pero además otras tienen su peso como pueden ser el tiempo transcurrido desde que comienza a limpiar los pezones hasta que coloca con éxito la primera pezonera. Creemos que estos datos servirán de punto de partida para afinar sobre que aspectos y en que medida afectan más en la capacidad de ordeño de un robot.

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Quality control of wind data from weather stations in the West Bank (Palestinian Territories) developed using Matlab

Berruezo, I., Ibrik, I**., Garcia, A.* , Torres, J.L. , De Blas, M., Royo, A.

Dpto. de Proyectos e Ingeniería Rural, Universidad Pública de Navarra

Campus de Arrosadía, Pamplona, 31006, España * Persona de contacto: almudena@unavarra.es, Tfno.: 948169158

** Energy Research Center, An-Najah National University, PO. Box 7, Nablus, West Bank, Palestine, E-mail: iibrik@mail.najah.edu

Resumen

En energía eólica pequeños errores en las observaciones pueden provocar errores significativos en cálculos posteriores, de modo que es necesario hacer uso de un buen sistema de control de calidad para asegurar que los resultados sean lo más aproximados a la realidad.

Se ha desarrollado un software en Matlab para evaluar datos de dirección y velocidad procedentes de cuatro estaciones meteorológicas situadas en Cisjordania: Salfeet (con sensores instalados a dos alturas), Tubas (sensores a dos alturas), Mkahal (sensores a una única altura) y Hebrón (sensores a una altura) que consta de varios procedimientos clasificados en dos grupos: Controles temporales, en los que se analizan datos de una única estación y controles espaciales, en los que intervienen datos de más de una estación. El programa se basa en un sistema de etiquetado para evaluar la calidad de cada dato, de forma que tras la ejecución de los tests cada observación tiene una calificación global e individual que puede variar entre ‘correcto’, ‘incorrecto’ y ‘sospechoso’ según los resultados obtenidos en cada prueba.

Palabras clave: Control de calidad, datos eólicos

Abstract

In wind energy, small observational errors may cause significant errors in subsequent calculations, so it is necessary to make an exhaustive quality control so that the results are as accurate as possible.

A quality control software was developed using Matlab computing language in order to evaluate wind speed and direction measurements from four weather stations located in West Bank, Palestinian Territories: Salfeet (with two anemometers at different heights), Tubas (two anemometers at two heights), Hebron and Mkahal which consists of two kind of procedures: Single station procedures that used data from one station, and spatial procedures, where data from more than one station was analyzed. A flagging model was used with the purpose of evaluating each data’s quality, so that after all the tests each measurement was labeled with a global mark (‘good’, ‘suspicious’ or ‘bad’) according to the result in the quality control procedures.

Key-words: Quality control, wind data

Introduction

The West Bank is located in the Middle East, in Palestine, surrounded by Jordan to the East, and Israel by the West and the North. With regard to energy, the situation in general is complicated due to the shortage of natural resources and the need importing energy from other countries. Thus, it has a high dependence level in the energy field since imported energy represented 83% of the total energy requirement in Palestine in 2009, and in electricity in particular, the electricity demand have been increased over the last years.

This situation points out the immediate need of generating their own energy in order to not depend from the external supply from Israel. Furthermore, owing to the shortage of natural resources, one of the main ways is working in the renewable energy field that could be really effective in rural or

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isolated areas not connected to the grid as well as being environmentally friendly, but wind energy is an incipient field yet.

The first step for the wind exploitation to be used as an energy source is an accurate assessment of the potential of the wind in the area, and the identification of the best areas to obtain this type of energy. It is necessary to have good quality data in order to make a reliable assessment.

The objective of this work is to validate the wind data set through the quality control of wind data using a software developed in Matlab.

Data sources and methods

The location of the four weather stations under study and information about them are shown in the Figure 1.

Figure 1: Weather stations’ location

Not all the data series can be used for the quality control procedure and the following analysis, because it is very important to take only completed years in order to avoid any influences caused by the seasonal variation of the wind.

In order to have a general idea of the data and choose the longest period of years completed available the arrangement of the data was checked, a verification of the missing data o repeated date values was done and the anemograms were generated. Thus, in consideration of the available data, and selecting the longest period of completed years available, it was decided to analyze 3 completed years from Hebron, 2 completed years from Salfeet and Tubas (from both 1 and 2, from 01-07-2010 at 00:000 to 30-06-2012 at 23:50) and all the data available from Mkahal due to the lack of data in long periods.

The assessment was carried out using a software developed in Matlab, which is a numerical computing environment, but also a programming language.

The quality control methods for wind data are not standardized procedures, and many different tests can be found. For this project three references had been taken into account: First, an analysis and quality control program for wind data developed by Royo, A. et al (2011) using Mathematica. Secondly, the Nordic NORDKLIM-OBS project (Nordic Co-Operation between Meteorological

SALFEET (32º04'07,5'' N 35º13'23,82'' E) Sensors at 10 and 20 m high 10-minute data

From 02/06/2010, 15:20 to 29/11/2012, 09:20.

HEBRÓN (31º 33' 23.82'' N 35º 04' 59.40'' E)

Sensors at 10 m high. 15-minute data.

From 28/04/2009, 13:00 to 10/04/2012, 11:30.

MKAHAL (32º 25,132’ N 35º 7,657’ E)

Sensors at 10 m high. 10-minute data

From 24/05/2011, 00:00 to 03/05/2012, 13:20.

TUBAS (32º 19.160’ N 35º 21.373’ E) Sensors at 10 and 20 m high 10-minute data

From 05/06/2010, 12:40 to 01/03/2013, 00:00.

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Services Within Climate Activities), which ensures high quality of observed climate data according to Vejen, F. et al. (2002) and finally some guidelines were obtained from the World Meteorological Organization (WMO, 2010).

To carry out the quality control analysis on a data a flagging system was used, so each register in the series got a global mark which would show its quality, which means that each value would have a “correct” (which is usually expressed with a “0”), “suspicious” (which is expressed with a “1”), or “incorrect” (which is expressed with a “2”), flag depending on the result of each test.

The different tests used to evaluate the data are explained below:

• Anemograms: Two types of anemograms were done: a wind speed anemogram and a wind direction anemogram. The anemogram permits the user to detect visually anomalous performances occurred in a relative long period of time.

• Outliers test: It is a simple test used to find impossible values in the data series.

• Double-zeros check: This test was created after detecting anomalous amount of registers which have the wind speed and the wind direction value equal to zero which are considered erroneous and removed.

• Time series arrangement: It is used to check if all the theoretical date is in the data file, if there is any date repeated and also to confirm that the values are correctly sorted.

• Anomalous patterns: The main objective is to detect anomalous patterns repeated in different parts of a wind speed data series or in wind speed data from different stations. This test can be used to check data from one station (temporal analysis) or more than one station (spatial analysis).

• Range test: Also known as limit test, may identify impossible or very unusual values in the data series. It consists of comparing every value with two limits values previously defined.

The procedure to define the limit values is based on the Weibull distribution. The shape and scale parameters of this distribution where calculated using the maximum likelihood method, proposed by Stevens and Smulders (1979), and once these parameters are estimated, two percentiles are considered to be the limit values for the impossible and very unusual values.

• Stepcheck test: The step check test checks the variability of the wind speed between consecutive registers. As in the range test, two limit values are established which will determine the maximum allowed variability to considered the data “correct”, “suspicious” or “erroneous”. Again, these limit values are calculated using the shape and scale parameters of the corresponding Weibull distribution.

• Repetitions test: This test detects repeated consecutive values in speed data since it is considered improbable to have exactly the same speed value in two (or more) consecutive registers.

• Correlation test: Only the “correct” or “suspicious” data will be check in the correlation test, the “erroneous” values will be dismissed. The correlation test is a spatial check which crosses the values between two in order to see if there is any relation between them. Two data series would be considered correlated if the correlation coefficient is equal greater than 0.8.

Results and discussion

The results obtained in the time series arrangement, anemograms, outliers test, double-zeros test and anomalous patterns test are presented first; the amount of data dismissed after the first part of the quality control procedure is commented and then the results of the second part of the quality control methods (range test, step check test and repetitions test) are shown. Finally the global assessment for each station is given.

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The obtained results in the time arrangement are sorted out in the Table 1.

Table 1: Time series arrangement’s results

Station Length of the sample

Theoretical length

Time series’ length is:

(ok/wrong)

Missing values (date) Repeated date

values

Amount % Amount %

Hebron 103487 103483 Wrong 0 0 4 0.0039 Salfeet 1 102205 105264 Wrong 3059 2.9930 0 0 Salfeet 2 102205 105264 Wrong 3059 2.9930 0 0 Tubas 1 105260 105264 Wrong 12 0.0114 8 0.0076 Tubas 2 105260 105264 Wrong 12 0.0114 8 0.0076 Mkahal 69285 93825 Wrong 24546 35.4276 6 0.0087

In any of the stations the time series length was correct, although the number and kind of incidences was not the same in all the cases.

The wind speed and direction anemograms were created for each station and were especially useful to show the missing data in Mkahal (shown as an example in the Figure 1).

Figure2: Wind speed and direction anemograms in Mkahal

In the outliers test, only in Salfeet 2 and Mkahal were found incidences, 0.003% in the first station and 0.0173% in the second.

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About the “double zeros” test, in all the stations double zeros were found excepting in Mkahal. In Hebron the proportion was very small, 0.004%. In Salfeet the incidences were much larger, and over 8.4% and 1.3% of double zeros appeared in Salfeet 1 and Salfeet 2 respectively. The intermediate case occurred in Tubas, were less than 0.4% double zeros were found.

The outliers and the “double-zeros” found were considered bad data and were rejected from the data series.

Anomalous patterns were not found in any station or between stations. In the range test between 94.2% and 98.40% of the data were accepted, and between 0.01% and 0.75% were flagged as incorrect. In the step check test between 91.62% and 93.48% of data was correct, and between 0.48% and 1.15% were incorrect, and finally in the repetitions test between 90.07% of the data and 98.23% were accepted.

Table 2: Quality control results

Station RANGE TEST STEP CHECK

TEST REPETITIONS

TEST GLOBAL ASSESSMENT

‘0’ ‘1’ ‘2’ ‘0’ ‘1’ ‘2’ ‘0’ ‘2’ ‘0’ ‘1’ ‘2’

Am % Am % Am % Hebron 94,93 4.32 0.75 91.62 7.90 0.48 98.23 1.77 99548 96.20 956 0.92 2975 2.87 Salfeet1 94.41 5.13 0.46 92.15 6.70 1.15 97.95 2.05 89378 95.56 782 0.84 3369 3.60 Salfeet2 94.22 5.19 0.60 91.39 8.18 0.43 97.75 2.25 96399 95.59 1242 1.23 3205 3.18 Tubas1 95.53 4.22 0.25 91.55 7.91 0.54 97.87 2.13 101222 96.51 646 0.62 3016 2.88 Tubas2 95.42 4.32 0.26 91.78 7.67 0.56 97.48 2.52 100780 96.12 623 0.59 3446 3.29 Mkahal 98,40 1.59 0.01 93.48 6.43 0.09 90.07 9.93 61854 89.29 476 0.69 6943 10.02

Once all the tests are applied to the data series, a global assessment will be given for each data depending on the results obtained on each test. The best results were found in Hebron and Tubas, where more than 96% of the data was accepted, around 3% was flagged as suspicious and less than 1% as suspicious. In both Salfeet 1 and Salfeet 2 over 95.5% of the data was correct, around 3% was erroneous, and 0.8% and 1.2% respectively were suspicious.

The worst results were found in Mkahal, where more than 10% of the initial data was rejected and more than 35% of the data of the period under analysis were missing.

The last step of the quality control process is the correlation test. The correlation coefficient was calculated for each pair of weather stations, and the matrix of results is presented in the Table 3.

Table 3: Correlation coefficients

Stations Hebron Salfeet 1 Salfeet 2 Tubas 1 Tubas 2 Mkahal Hebron 1 0.5978 0.6141 0.4180 0.4206 0.3889 Salfeet 1 0.5978 1 0.9709 0.4112 0.4068 0.5705 Salfeet 2 0.6141 0.9709 1 0.4006 0.3972 0.5784 Tubas 1 0.4180 0.4112 0.4006 1 0.99463 0.2381 Tubas 2 0.4206 0.4068 0.3972 0.99463 1 0.2206 Mkahal 0.3889 0.5705 0.5784 0.2381 0.2206 1

The stations were not correlated, with coefficients always lower than 0.8 excepting in the stations which have two sensors at different heights (Tubas and Salfeet), so the quality control process was finished.

Conclusions

The quality control process was carried out for the four weather stations under study, and the main conclusions obtained are:

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• Only in Salfeet 2 and Mkahal outliers were found.

• Anomalous patterns were not found in the available data set.

• In the range test the best results occurred in Mkahal, 98.40% of correct data and 0.01% of incorrect data. The highest correct percentage took place in Salfeet 2, 94.22%, and the highest percentage of erroneous data in Hebron, 0.75%.

• In the step check test from 0.09% of the data in Mkahal to 1.15% in Hebron were incorrect, and from 94.22% in Salfeet 2 to 98.40% in Mkahal were correct.

• The highest repetition rate was found in Mkahal, where 9.93% of the data were repeated, and the lowest took place in Hebron, where 1.77 where repeated.

• The best global results were found in Tubas 2, where 96.51% of the data were correct, and the worse in Mkahal, where 89.29% of the data were correct. About the erroneous rate, the lowest value was found in Tubas 1, 2.80% and the highest in Mkahal, 10.02%.

• The stations were not correlated.

Acknowledgements

We would like to express our appreciation to the institutions that have made possible the present work: The Energy Research Center (ERC) from An-Najah National University (Nablus, West Bank, Palestine), directed by Dr Imad Ibrik, the Government of Navarra and the Spanish Agency for International Cooperation (AECID) for their involvement in the early stages of this project. Special thanks to Dr. Alexandre Araujo da Costa, for his valuable advice and suggestions.

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Influência do azoto na qualidade agronómica e na capacidade antioxidante de frutos de morangueiro

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Resumo

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Influence of nitrogen in the agronomic quality and antioxidant capacity of strawberry

Abstract

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1087

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Introdução

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Material e Métodos

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Tabela 1. Níveis de adubação de azoto e cálcio na cultura dos morangueiros��

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Métodos analíticos:

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1088

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Capacidade antioxidante e teor de compostos fenólicos: ���� ���*�� ���� ��*������ ������������*��������������\��������*������*��\���� ����������������*�����������������*������������� *���������\�*�� �������� *�*��� ������ ���� ����������\������*������������������*���������*��\����������*���������*������������������

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Análise estatística2� ���� ���������� �*��[�� ��� ��*����� Statistica release 7�� �� ������� ���[��������������*�������[����������*������*��[�����*�*�������\���������������������������*�*�����������������������������*�[�������$����,�#���\���������[��������������������).��������������*�[����������*������������������\����*��\����\��������������*����

Resultados e Discussão

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Tabela 2. Teor de sólidos solúveis e firmeza dos morangos das cvs. Elsanta A, Elsanta B, Figaro e Elegance

produzidos em substrato com diferentes níveis de adubação.

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Conclusões

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Bibliografia

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Horticultura-IV Colóquio da produção de Pequenos Frutos. 20��$�'������������!'� �� �������!������������ ���(��� ������������)��� ����� �����������������������

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1092

Evaluación de la resistencia de cultivares de olivo a Verticillium dahliae en suelos infestados por el patógeno

C. Trapero1, N. Serrano2, O. Arquero2, C. del Río2, A. Trapero1y F. J. López-Escudero1.

1 Universidad de Córdoba, Departamento de Agronomía, Campus Universitario de Rabanales, Edificio C4, 14071, Córdoba.: carlostrapero@uco.es

2 IFAPA Centro Alameda del Obispo, 14080, Córdoba Resumen

La Verticilosis del olivo (Olea europaea), causada por el hongo Verticillium dahliae, es actualmente la enfermedad más importante de este cultivo en todo el mundo. El empleo de material vegetal resistente a la enfermedad es el método de control más eficiente y económico, pero no hay suficientes cultivares que posean resistencia a la enfermedad. Asimismo, la naturaleza de la resistencia del olivo a la Verticilosis en campo no es bien conocida. En este trabajo se evaluó la resistencia a Verticillium dahliae de 11 cultivares de olivo en dos parcelas experimentales. Las plantas se obtuvieron por estaquillado de árboles del Banco Mundial de Germoplasma de Olivo (Centro de investigación IFAPA, Córdoba, España) y se plantaron en un campo muy infestado por el patógeno localizado en Utrera (provincia de Sevilla), así como en otro campo moderadamente infestado en Andújar (provincia de Jaén). La resistencia de las plantas a la verticilosis se evaluó durante 22 meses después de la plantación. Para ello se utilizaron varios parámetros basados en la severidad de síntomas y en el crecimiento vegetativo. Los síntomas de la enfermedad comenzaron 6 meses después de la plantación en ambas parcelas experimentales. El patógeno causó la muerte de todas las plantas de los cultivares ‘Bodoquera’, ‘Cornicabra’, ‘Manzanilla de Sevilla’ y ‘Picual’ durante los veinte primeros meses después de la plantación en el campo más infestado. Los cultivares ‘Arbequina’, ‘Koroneiki’, ‘Sevillenca’ y, especialmente, ‘Frantoio’, ‘Empeltre’, y ‘Changlot Real’ mostraron un nivel de resistencia a la enfermedad elevado. Sin embargo, la enfermedad afectó a todos ellos, sobre todo en el campo más infestado por el patógeno. Los resultados confirman el nivel de resistencia previamente observado en la mayoría de estos genotipos en condiciones controladas, y advierten del riesgo que puede suponer el uso de cultivares susceptibles en suelos con una población moderada o elevada de V. dahliae.

Palabras clave: Olea europaea, variedad, Verticilosis

Evaluation of olive cultivars for resistance to Verticillium dahliae in soils infested by the pathogen

Abstract

Verticillium wilt of olive (Olea europaea), caused by the fungus Verticillium dahliae, is currently the most important disease in this crop worldwide. The use of plant material resistant to the disease is the most efficient and economic method to control it, but there is a lack of resistant cultivars. Moreover, many aspects about resistance of olive cultivars to Verticillium wilt in field conditions remain still unknown. In this study, 11 olive cultivars were evaluated for their resistance to Verticillium dahliae in two experimental field trials. Plants were obtained by root-cuttings of trees from the World Olive Germplasm Bank (IFAPA research center, Córdoba, Spain) and were planted in a highly infested field in Utrera (Sevilla province) and in a moderately infested field in Andújar (Jaén province) of Spain. Plants were evaluated for their Verticillium wilt resistance during 22 months. Several parameters based on symptom severity, as well as tree growth, were used. Disease symptoms started 6 months after planting in both locations. Cultivars ‘Bodoquera’, ‘Cornicabra’, ‘Manzanilla de Sevilla’ and ‘Picual’ were razed by the pathogen twenty months after planting in the highly infested soil. Cultivars ‘Arbequina’, ‘Koroneiki’, ‘Sevillenca’, and especially ‘Frantoio’, ‘Empeltre’, and ‘Changlot Real’ showed a high level of disease resistance. However, all of them were affected by the disease, particularly in the highly infested soil. Results confirm the level of resistance previously assessed for most of these olive genotypes under controlled conditions, and they warn about the risk of planting susceptible cultivars in soils infested with V. dahliae.

Keywords: Olea europaea, variety, Verticillium wilt

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Introducción y Justificación

La verticilosis del olivo (Olea europea), causada por el hongo Verticillium dahliae, es actualmente la enfermedad más importante que afecta a este cultivo en España y en otros países muchos otros países en los que este cultivo se encuentra presente, habiendo incrementado su importancia en los últimos años (López-Escudero y Mercado-Blanco, 2011). El patógeno provoca graves pérdidas económicas debido a la defoliación intensa y muerte de las ramas que sufren los árboles infectados. Por lo general los árboles afectados mueren, especialmente si la infección es causada por aislados del patógeno altamente virulentos (patotipo defoliante). El uso de cultivares resistentes es la medida más eficaz y económica para el control de la verticilosis, pero en la actualidad el material vegetal de olivo resistente a la enfermedad es muy escaso, y su nivel de resistencia en campo no está totalmente determinado.

Desde 1994 se lleva a cabo por el Departamento de Agronomía de la Universidad de Córdoba un programa de evaluación de la resistencia a V. dahliae en cultivares de olivo autentificadas del Banco de Germoplasma Mundial de Olivo de IFAPA (Centro "Alameda del Obispo", Córdoba). Durante los últimos 15 años, más de 200 cultivares nacionales y extranjeros con interés agronómico y comercial se han evaluado por su resistencia a la verticilosis en condiciones controladas. Hasta la fecha, se han encontrado niveles moderados de resistencia en los cultivares ‘Changlot Real’, ‘Empeltre’ y ‘Frantoio’ (López-Escudero et al., 2007; López-Escudero et al., 2004; Martos-Moreno, López-Escudero y Blanco-López, 2006).

Desafortunadamente, la mayoría de los cultivares evaluados en las inoculaciones en condiciones controladas han mostrado una reacción muy susceptible al patotipo defoliante del patógeno. La evaluación de la resistencia en campo de cultivares previamente inoculados en condiciones controladas ha sido también objeto de estudio en numerosas investigaciones. Sin embargo, habitualmente se desconocen o no están totalmente determinados algunas factores, como el inóculo existente en el suelo o la autenticidad de los cultivares evaluados, lo que dificulta validar estos resultados de campo (López-Escudero y Mercado-Blanco, 2011; Wilhelm y Taylor, 1965).

El objetivo del presente trabajo fue la determinación del nivel de resistencia de cualtivares de olivo, previamente evaluados en condiciones controladas, en suelos naturalmente infestados por el patógeno y sujetos a presiones de enfermedad distintas.

Material y Métodos

Se establecieron dos ensayos en parcelas con una población natural de V. dahliae en el suelo, una de ellas situada en Andújar, Jaén (moderadamente infestada: 5 propágulos por g (ppg)) y otra en Utrera, Sevilla (altamente infestada: 20 ppg). En ambos ensayos se evaluaron 11 cultivares: 9 españoles, uno griego y otro italiano (Tablas 1 y 2). La reacción de los cultivares a la inoculación artificial con V.

dahliae se conocía anteriormente (Cirulli et al., 2008; López-Escudero y Blanco-López, 2007; López-Escudero et al., 2004; Markakis et al., 2009; Martos-Moreno, López-Escudero y Blanco-López, 2006). Las plantas se propagaron mediante estaquillado semileñoso bajo nebulización. En ambas plantaciones se dispuso un sistema de riego por goteo. Las plantas se establecieron de acuerdo con un diseño de bloques al azar, con 6 bloques y cuatro plantas por bloque.

El desarrollo de los síntomas se evaluó periódicamente durante 22 meses en ambos campos experimentales, mediante una escala de 0 a 4 de acuerdo con el porcentaje de tejido vegetal afectado. Al final de cada experimento, se calcularon varios parámetros fitopatológicos, siendo el de más consideración el calculó el Área Bajo la Curva de Progreso de la Enfermedad, estimado como el porcentaje con respecto al máximo valor posible (ABCPEP). Además, se determinó la incidencia de plantas afectadas y el porcentaje de plantas muertas. La infección de las plantas afectadas fue confirmada por el aislamiento del hongo a partir de brotes afectados por la enfermedad. El patotipo de V. dahliae se determinó mediante análisis del ADN fúngico.

Se realizó un análisis de la varianza de los diferentes parámetros evaluados mediante el programa

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Statistix 9,0. Los valores medios de cada bloque se compararon mediante el test de la mínima diferencia protegida de Fisher (LSD) para el nivel de probabilidad del 5% (P = 0,05).

Resultados y Discusión

Los primeros síntomas de la verticilosis se observaron en algunos cultivares tan solo seis meses después de la plantación en ambos campos experimentales. El mayor incremento de los síntomas se observó durante los períodos más favorables para el crecimiento del olivo, es decir, durante primavera y otoño. Durante el verano no se observaron síntomas de la enfermedad. Los síntomas más frecuentes observados fueron defoliación y marchitez de las hojas, afectando a algunas ramas o al árbol entero. En la mayoría de los casos, especialmente en el campo de Utrera, los árboles infectados murieron en uno o unos pocos meses después de la aparición de los primeros síntomas. En la parcela de Utrera, la incidencia de la enfermedad fue muy elevada en todos los cultivares (> 50%). No obstante, hubo grandes diferencias en el inicio y progreso de la enfermedad, así como en la gravedad de los síntomas exhibidos en ambas parcelas. Las plantas de los cultivares susceptibles, como ‘Cornicabra’, ‘Manzanilla de Sevilla’ o ‘Picual’ comenzaron a mostrar los primeros a los 6-8 meses después de la plantación. En cambio, en los cultivares que resultaron más resistentes, como ‘Changlot Real’ o ‘Frantoio’, apenas se observaron síntomas de cierta importancia hasta 17 meses después de la plantación) en Utrera, mientras que en Andújar no se observaron síntomas de gravedad en estos cultivares (Figura 1). Por tanto, la incidencia de la enfermedad no parece ser un parámetro adecuado para evaluar la resistencia a la verticilosis del olivo en campos altamente infestados. Los restantes parámetros de la enfermedad calculados permitieron diferenciar entre las reacciones de los cultivares, destacando la severidad final y el ABCPEP (Tablas 1 y 2).

Para la mayoría de los cultivares, el nivel de resistencia obtenido en campo se correspondió con los resultados obtenidos en inoculaciones previas realizadas en condiciones controladas (López-Escudero y Mercado-Blanco, 2011), aunque existieron algunas discrepancias, como ‘Arbequina’ o ‘Sevillenca’. Aunque no se conocen las causas de estas discrepancias, es probable que, en condiciones de campo, algunos cultivares puedan desplegar mecanismos de resistencia efectivos contra las infecciones naturales, mientras que la inoculación artificial por inmersión de las raíces en una suspensión de conidias podría superar parcialmente esa resistencia defensa.

Los cultivares ‘Cornicabra’, ‘Bodoquera’, ‘Manzanilla de Sevilla’ y ‘Picual’ mostraron una reacción muy susceptible a la enfermedad en ambas parcelas experimentales. En el campo más infestado (Utrera), prácticamente todas las plantas murieron debido al patógeno durante el periodo de evaluación (Tabla 1). En particular, ‘Cornicabra’ mostró la reacción más susceptible. La respuesta de ‘Picual’ a la enfermedad fue la esperada, correspondiéndose a los resultados obtenidos en condiciones controladas y a observaciones previas de campo (López-Escudero y Blanco-López, 2007; López-Escudero et al., 2007; López-Escudero et al., 2004; Martos-Moreno, López-Escudero y Blanco-López, 2006). Por otra parte, el cultivar ‘Hojiblanca’ tuvo un comportamiento muy distinto en función del campo experimental (Tablas 1 y 2, Figura 1).

Las respuestas observadas en el resto de los genotipos evaluados fueron significativamente diferentes, y a su vez se pueden dividir en dos grupos por su nivel de resistencia en el suelo altamente infestado (Utrera). En suelo moderadamente infestado (Andújar) no fue posible dicha separación, y todos los cultivares que se van a mencionar a continuación se comportaron como resistentes a la enfermedad (Tablas 1 y 2). En el campo experimental de Utrera, la reacción de ‘Arbequina’, ‘Koroneiki’ y ‘Sevillenca’ se caracterizó por un gran número de árboles afectados (75-83%), aunque por lo general la enfermedad no se desarrolló de una manera severa. El cultivar griego ‘Koroneiki’ ya había sido considerado como moderadamente resistente a la verticilosis del olivo en condiciones de campo, así como en condiciones controladas (Antoniou et al., 2008; López-Escudero et al., 2004; Markakis et al., 2010; Paplomatas y Elena, 2001). Sin embargo, ‘Arbequina’ y ‘Sevillenca’, que habían resultado muy susceptibles en inoculaciones artificiales (López-Escudero et al., 2007; López-Escudero et al., 2004; Martos-Moreno, López-Escudero y Blanco-López, 2006), mostraron en este experimento un nivel de

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resistencia significativamente mayor que ‘Picual’. Varios autores señalaron previamente esta reacción diferencial entre ‘Arbequina’ y ‘Picual’, en plantaciones situadas en suelos infestados con V. dahliae (Martos-Moreno y Blanco-López, 2001; Pastor et al., 1998).

Por último, los cultivares españoles ‘Changlot Real’ y ‘Empeltre’, junto con el italiano ‘Frantoio’, resultaron los más resistentes en ambos experimentos, aunque, como ya se ha comentado, sólo pudieron ser clasificados como más resistentes que los cultivares ‘Arbequina’, ‘Koroneiki’ y ‘Sevillenca’ en el ensayo de Utrera (Tabla 1). En evaluaciones realizadas previamente en condiciones controladas, el nivel de resistencia obtenido había sido muy similar al observado en campo en el presente trabajo (Bubici y Cirulli, 2012; López-Escudero et al., 2007; López-Escudero et al., 2004; López-Escudero y Mercado-Blanco, 2011; Martos-Moreno, López-Escudero y Blanco-López, 2006). Por lo tanto, la resistencia de estos cultivares ha sido confirmada, y hoy en día son los más adecuados para la plantación en suelos moderadamente infestados por V. dahliae. Además, poseen características agronómicas aceptables, especialmente ‘Changlot Real’ (Barranco, 2010; Rallo et al., 2005). Estas fuentes de resistencia también se están empleando en un programa dedicado a la obtención de material vegetal resistente a la verticilosis del olivo (Trapero et al., 2011).

Tabla 1. Valores de los parámetros de la enfermedad de 11 cultivares de olivo cultivadas en un suelo muy infestado por Verticillium dahliae (21 ppg), situado en Utrera, Sevilla.

Tabla 2. Valores de los parámetros de la enfermedad de 11 cultivares de olivo cultivadas en un suelo

moderadamente infestado por Verticillium dahliae (5 ppg), situado en Andújae, Jaén.

Cultivar Parámetros de enfermedad

Cultivar Origen Incidencia (%) ABCPEP (%) Sev. Final Mortalidad (%)

Cornicabra España 75 a 44,6 a 2,9 a 62,5 a

Bodoquera España 62,5 ab 36,2 ab 2,3 ab 45,8 ab

Manzanilla de Sevilla España 79,2 a 41,8 a 2,8 a 58,3 a

Picual España 54,2 b 23,2 bc 1,7 b 33,3 b

Hojiblanca España 8,3 d 8,5 cd 0,3 c 8,3 c

Arbequina España 8,3 d 6,2 d 0,3 c 4,2 c

Koroneiki Grecia 33,3 c 9,3 cd 0,4 c 0,0 c

Sevillenca España 12,5 d 2,3 d 0,1 c 0,0 c

Frantoio Italia 8,3 d 3,8 d 0,2 c 0,0 c

Empeltre España 4,2 d 1,0 d 0,1 c 0,0 c

Changlot Real España 33,3 c 7,4 d 0,4 c 0,0 c

Cultivar Parámetros de enfermedad

Cultivar Origen Incidencia (%) ABCPEP (%) Sev. Final Mortalidad (%)

Cornicabra España 100 a 73,2 a 4,0 a 100 a

Bodoquera España 95,8 ab 65,5 ab 3,8 a 95,8 a

Manzanilla de Sevilla España 100 a 64,4 ab 3,9 a 91,7 ab

Picual España 100 a 56,8 ab 3,8 a 91,7 ab

Hojiblanca España 87,5 abc 50,3 b 3,3 a 70,8 b

Arbequina España 83,3 abc 29,6 c 1,9 bc 16,7 cd

Koroneiki Grecia 72,2 cd 21,8 cd 2,0 b 25,0 cd

Sevillenca España 75,0 bcd 19,6 cde 1,8 bc 16,7 cd

Frantoio Italia 72,2 cd 15,0 cde 1,2 bcd 0,0 d

Empeltre España 52,1 e 14,4 de 1,2 cd 6,9 cd

Changlot Real España 54,2 de 9,7 e 0,8 d 8,3 cd

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Figura 1. Área Bajo la Curva de Progreso de la Enfermedad Porcentual (ABCPEP) de 11

cultivares de olivo evaluados en dos campos experimentales infestados con Verticillium dahliae: Andújar (moderadamente infestado) y Utrera (muy infestado). La severidad se evaluó periódicamente. Los círculos y cuadrados representan la media de 24 plantas, y las barras verticales el error estándar de la media.

Conclusiones

Los resultados muestran la gran amenaza que supone la verticilosis de olivo en los que se encuentre presente el patógeno, y ponen de manifiesto la necesidad de evaluar la resistencia de los cultivares en diferentes condiciones experimentales previamente a su selección como material vegetal apto para el control de la enfermedad. Es necesario advertir a los agricultores sobre la amenaza de plantar olivos, especialmente de cultivares susceptibles a la enfermedad, en zonas donde existe una población muy elevada del patotipo defoliante, ya que en la actualidad no hay ningún material vegetal de olivo disponible que posea un nivel de resistencia apto para dichos suelos.

Por tanto, los esfuerzos de investigación encaminados a seleccionar genotipos de olivo con un mayor nivel de resistencia deberían continuar. Dichos genotipos podrían utilizarse como patrones o cultivares resistentes en suelos con elevado potencial de inóculo. No obstante, alguno de los cultivares evaluados en este trabajo pueden ayudar a los agricultores a controlar la enfermedad en zonas con una población baja del patógeno en el suelo.

Agradecimientos

Esta investigación ha sido financiada por los proyectos AGL2007–65766 (Ministerio de ciencia e innovación), P08-AGR-03635 y “Transforma Olivar y Frutos Secos” (Junta de Andalucía, España), y RFP2009-00008 (FEDER-INIA). Agradecemos al Dr. Jesús Mercado Blanco (IAS-CSIC, Córdoba) por caracterizar el patotipo de los aislados de V. dahliae obtenidos de los olivos infectados. Agradecemos también a la Oficina Comarcal Agraria “Las Marismas” (Lebrija, Sevilla), a la Sociedad Cooperativa Andaluza Agroquivir (Trajano, Sevilla), a la Comunidad de Regantes “Ntra. Sra. de los Dolores” (Arjona, Jaén) y a Rafael Jiménez de Río por facilitarnos los campos experimentales y participar en las labores del mismo.

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Bibliografía

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Estudio prospectivo sobre los equipos de aplicación de fitosanitarios en invernadero en la comarca del Campo de Dalías (Almería)

F.C. Páez1, V.J. Rincón2, A. Ortega3, M.M. Fernández1 y J. Sánchez-Hermosilla2.

1Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera. Junta de Andalucía, Camino de San Nicolás sn, 04745, e-mail: franciscoc.paez.ext@juntadeandalucia.es

2Dpto. Ingeniería Rural. Universidad de Almería. 3Agencia de Gestión Agraria y Pesquera de Andalucía (AGAPA). Junta de Andalucía.

Resumen

El conocimiento de las características técnicas de las instalaciones de aplicación de fitosanitarios es fundamental para avanzar en la optimización de las aplicaciones, asimismo el correcto mantenimiento y regulación de los equipos es actualmente una exigencia recogida en la Directiva de Uso Sostenible de los plaguicidas, normativa a la que el sector debe adaptarse progresivamente. La concienciación de los agricultores sobre la importancia del buen estado de los equipos de tratamiento es crucial, no solo de cara a las inspecciones periódicas obligatorias sino, fundamentalmente, por las implicaciones económicas, ambientales y de seguridad laboral que tiene el correcto manejo de estos equipos. En la provincia de Almería la superficie de invernaderos destinados a la producción de especies hortícolas es aproximadamente de 26.500 ha, repartidas entre 4 comarcas productoras, siendo un sistema intensivo con elevada densidad de plantación que, unido a las condiciones ambientales propias de los invernaderos, originan una elevada incidencia de plagas y enfermedades. La aplicación de fitosanitarios en invernadero, se realiza habitualmente mediante el empleo de equipos poco tecnificados, como son las pistolas pulverizadoras manuales, acopladas a un sistema hidráulico fijo. Con el fin de detectar posibles deficiencias y diagnosticar la situación general del sector, el IFAPA de la Mojonera junto con la Universidad de Almería, han iniciado un estudio prospectivo para determinar el estado de los equipos en las principales comarcas productoras de la provincia de Almería, con el objetivo de informar al productor de la normativa vigente, proponiéndole actuaciones de mejora para mantener sus instalaciones en condiciones de funcionamiento adecuadas y así poder realizar regulaciones precisas, tratamientos eficaces y superar con facilidad la inspección periódica de obligado cumplimiento. En este trabajo se presentan los resultados de las revisiones de los equipos de aplicación realizadas en la comarca del Campo de Dalías (Almería), siendo esta la zona productiva de hortícolas bajo invernadero más relevante de la provincia, con una superficie invernada aproximada de 18.400 ha. En total han sido revisados 74 equipos, que representan unas 180 ha. El 94% de las explotaciones visitadas emplean sistemas fijos, mientras que el 6% restante se reparte ente pulverizadores hidráulicos acoplados a tractor y cañones hidroneumáticos. Tras las revisiones se ha encontrado alguna deficiencia en el 81% de los depósitos, en más del 30% de manómetros y boquillas, y en un 55% de las protecciones de los elementos de transmisión.

Palabras clave: Pulverización, Calibración, Revisión.

Prospective study of plant protection products spray equipments in greenhouses in the Campo de Dalías district (Almería)

Abstract

The knowledge of the technical characteristics of equipments is essential to optimize phytosanitary treatments. Moreover, the correct maintenance and regulation of equipments is one of the requirements included in the Directive for Sustainable Use of Pesticides, to which the sector has to gradually adapt by making growers aware of the key importance of keeping treatment equipments in good condition not only to comply with the compulsory periodical inspections but also for the economical, environmental and workplace safety implications of the correct management of these equipments. The approximately 26500 has. of greenhouses dedicated in the Almería province to horticultural production are distributed in four production districts. The intensive character

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of this system with high crop densities and the environmental conditions in the greenhouses explain the high incidence of pests and diseases. The application of chemicals as part of the phytosanitary control in greenhouses, is normally conducted by means of low technology equipments like spray guns connected to a fixed hydraulic system. The aim of this study is detection of deficiencies and diagnose the condition of this sector. So the IFAPA – La Mojonera Center and the University of Almería have initiated a prospective study to determine the condition of the spray equipments in the main production districts of Almería province and suggest improvement actions to allow growers accurate adjustments and effective treatments. In this work are presented the results of the prospective carried out in the Campo de Dalías district, the most important area in the Almería province in horticultural production with a greenhouses area of 18400 ha. Seventy four equipments have been revised, that represented about 180 ha. In the most of the farms visited (94%) are used fixed hydraulic systems, and the others (6%) are hydraulic sprayers coupled to a tractor and hydro-pneumatic sprayers. Finally deficiencies have been detected in 81% of the deposits, more than 30% of the pressure gauge and nozzles, and 55% of the protections of transmission elements.

Keywords: Spraying, Calibration, Review.

Introducción

El cultivo de hortalizas en invernadero ha experimentado un importante crecimiento en los últimos años, situándose en torno a las 26.500 ha. La superficie invernada, en la provincia de Almería, está repartida fundamentalmente entre 4 comarcas productoras (Levante Almeriense, Campo de Níjar, Bajo Andarax y Campo de Dalías), siendo un sistema productivo caracterizado por una alta densidad de plantación y un microclima con altas temperaturas y humedad relativa. Estas condiciones provocan una alta incidencia de plagas y enfermedades, que en la mayor parte de las ocasiones se controlan mediante el empleo de productos químicos. La aplicación de estos productos se realiza habitualmente mediante el empleo de equipos poco tecnificados, como son las pistolas pulverizadoras manuales, acopladas a un sistema hidráulico fijo (Fernández et al., 2012), siendo equipos de bajo coste, fácil mantenimiento y adecuados para controlar problemas fitosanitarios puntuales y localizados. Sin embargo presentan una serie de inconvenientes como son: falta de uniformidad en la aplicación, elevadas pérdidas en el suelo (Sánchez-Hermosilla, et al., 2012), alto riesgo de exposición de los aplicadores y dificultad para regular la presión y los volúmenes de aplicación. Por lo general, para realizar la aplicación mediante pistolas manuales, el operario se desplaza entre las líneas de cultivo realizando la pulverización por ambos lados de la masa vegetal.

El conocimiento de las características técnicas de las instalaciones es fundamental para avanzar en la optimización de las aplicaciones fitosanitarias, asimismo el correcto mantenimiento, funcionamiento y regulación de los equipos, que garantice la exactitud en la distribución y dosificación del producto, es actualmente una exigencia recogida en la Directiva de Uso Sostenible de los plaguicidas (Directiva 2009/128/CE de 21 de octubre de 2009) a la que el sector debe adaptarse progresivamente, concienciando a los agricultores de la importancia crucial del buen estado de los equipos de tratamiento, no sólo de cara a las inspecciones periódicas obligatorias sino, fundamentalmente, por las implicaciones económicas, ambientales y de seguridad laboral que tiene el correcto manejo de estos equipos.

Este trabajo forma parte de uno más amplio, constituido por dos fases, cuyo objetivo general es conocer el estado de los equipos de aplicación de productos fitosanitarios en las principales zonas productoras de la provincia de Almería. La primera fase se realizó en la comarca del Bajo Andarax (Fernández et al., 2012) y la segunda, objeto del presente trabajo, en la comarca del Campo de Dalías.

Como objetivos específicos se plantean:

- Revisión de las instalaciones de tratamientos fitosanitarios que permitan caracterizar con detalle las posibles deficiencias de cada uno de los componentes.

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- Informar al agricultor sobre la necesidad e importancia de la revisión de equipos.

- Exposición de los resultados obtenidos y, en su caso, de las medidas correctoras necesarias, proponiendo actuaciones de mejora que permitan a los productores mantener sus instalaciones en condiciones de seguridad y funcionamiento adecuadas.

Material y Métodos

La zona productiva donde se ha realizado la prospección ha sido la comarca del “Campo de Dalías”, principal zona productora de la provincia, constituida por 9 municipios y con una superficie de 18.337 ha, que corresponde aproximadamente al 70,5% de la superficie total invernada de la provincia de Almería.

El material empleado para la realización de este estudio ha consistido en un caudalímetro (ORION Visual Flow, ARAG s.r.l., Reggio Emilia, Italy) y un sensor de presión (ARAG s.r.l., Reggio Emilia, Italy) montados en serie en una plataforma (Figura 1), un datalogger (Datachart 1250, Monarca Instrument – NH – USA) para el registro de los datos de los sensores y las tuberías y racores necesarios para las conexiones del equipo con las instalaciones revisadas.

Figura 1. Caudalímetro y sensor de presión

El método empleado para la realización de la revisión es el descrito en la norma UNE-EN 13790/1. Esta normativa tiene en cuenta las características de funcionamiento originales del equipo de pulverización, su utilización, cuidados y mantenimiento, y se refiere principalmente al estado de conservación del pulverizador en relación a la seguridad del operario, el riesgo potencial de contaminación del medio ambiente y las posibilidades de conseguir una buena aplicación. En cada una de las instalaciones visitadas se revisaron, por elemento, los puntos incluidos en la tabla 1. Con respecto a las pistolas-lanzas de pulverización, se realizó una inspección visual determinando tipología y estado de conservación de las mismas y se midió la presión y el caudal desaguado en condiciones normales de trabajo, según la práctica habitual del usuario. Posteriormente se compararon los caudales reales obtenidos con los teóricos, a partir de la información del fabricante o, en el caso de carecer de ésta, de las curvas de presión-caudal obtenidas de un ensayo realizado previamente con de 5 pistolas nuevas utilizando los sensores anteriormente descritos.

El protocolo general establecido para la realización de las revisiones fue el siguiente:

1.- Explicación de la revisión al agricultor (presente durante la revisión).

2.- Revisión de los elementos con el equipo No accionado.

3.- Revisión de los elementos con el equipo accionado.

4.- Medidas y comprobaciones de presión y caudal.

5.- Informe de los resultados al agricultor.

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Tabla 1. Puntos a revisar por elemento

Elemento Puntos a revisar Examen Transmisión Dotados de la protección adecuada EVN

Estado general Limpieza interna y externa EVN

Ausencias de fugas EVN Presencia de filtro en el orificio de llenado y en buen estado EVN Presencia de dispositivo de compensación de presiones EVN Presencia de indicador de nivel EVN Presencia de dispositivo de vaciado EVN Resguardo para la retención de fugas EVN

Depósito

Presencia de punto de agua limpia o depósito de capacidad mínima 15 EVN Accesibles y que permitan lectura correcta EVN Sist. medida,

ctrol. y regulación Ausencia de fugas EVA

Escala legible y adecuada para el rango de presiones de trabajo EVN Correcta resolución de la escala EVN Manómetro Diámetro mínimo de la carcasa para manómetros analógicos (63 mm) EVN Ausencia de doblado EVN Indicación indeleble de la presión máxima admisible EVN Tuberías Ausencia de fugas EVA

Presencia de filtro en la aspiración y en la impulsión EVN Presencia de dispositivos de limpieza que eviten el vaciado del depósito EVN Facilidad de extracción e intercambio EVN Filtros

Buen estado de filtros y con tamaño de malla adecuado según boquillas EVN

Presencia de boquillas idénticas en toda la barra y boquillas similares EVN Elección adecuada de las boquillas. EVN Boquillas Ausencia de goteo tras 5 seg. EVA

Ausencia de fugas en la bomba EVA Bomba Estabilidad de la presión EVA

Agitación Recirculación claramente visible EVA

Distribución Uniformidad del chorro pulverizado EVA

Caída de presión (Presión en cabeza - Presión a pie de finca) < 15% S Manómetro: ± 10% del valor real para presiones de trabajo >2bar S Calibración La desviación del caudal por boquilla ± 10% del caudal nominal S

EVN: Evaluación visual equipo no accionado / EVA: Evaluación visual equipo accionado / S: Uso sensor

Resultados y Discusión

Caracterización de las instalaciones: En total han sido revisados 74 equipos de aplicación, con los que se tratan por término medio unas 2,5 ha por instalación. El 94,6% de las explotaciones visitadas tienen pulverizadores hidráulicos fijos con pistolas y el 5,4% restante disponen de pulverizadores hidroneumáticos tipo cañón o hidráulicos arrastrados con pistolas, situación similar a lo que ocurre en la comarca del “Bajo Andarax” (Fernández et al, 2012). Con respecto a las pistolas-lanzas pulverizadoras examinadas el 42,86% poseen pistolas pulverizadoras manuales con una única boquilla de chorro cónico (Figura 2-A), las siguientes en porcentaje son las pistolas Novi-Fam tipo lanza (2 o 4 boquillas) (Figura 2-B) con un 41,70%, siendo las de 2 boquillas las más habituales; el 13,90% restante corresponde a otro tipo de pistolas-lanzas (Figura 2-C), que en algunos casos son de fabricación artesanal. El tipo de boquilla más utilizado es de chorro cónico (52,78%) frente a la de chorro plano (47,22%). No obstante hay estudios que confirman un mejor comportamiento de las

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boquillas de abanico en los cultivos hortícolas en invernadero (Sánchez-Hermosilla et al., 2003, 2012). Respecto al equipo de bombeo, el 21,60% de las instalaciones revisadas tiene una antigüedad de más de 10 años.

Figura 2. Pistola pulverizadora manual con una única boquilla de chorro cónico (A), lanza Novi-Fam de 4

y 2 boquillas de abanico doble (B) y lanza con 4 boquillas de chorro cónico (C).

Revisión de los equipos: En la tabla 2 se muestran los porcentajes de instalaciones que incumplen alguno de los puntos examinados por elemento, así como los puntos revisados defectuosos más frecuentes en porcentaje por elemento.

Tabla 2. Porcentaje de instalaciones que incumplen alguno de los puntos examinados por elemento y punto revisado defectuoso más frecuente en porcentaje por elemento.

Elemento Incumplimiento (%) Pto. revisado defectuoso más frecuente Protección elementos transmisión 56,76% - Estado general 18,92% Falta de limpieza (18,92%) Depósito 81,89% Ausencia indicador de nivel (24,32%) (1) Sist. medida, control y regulación 21,62% No accesibles (21,62%) Manómetro 64,86% Incorrecta resolución de escala (45,95%) Tuberías 29,73% Ausencia indicador de presión (29,73%) Filtros 18,92% No facilidad de extracción (5,41%) Bomba 29,73% Falta de estabilidad de presión (24,32%) Agitación 2,70% - Distribución 5,41% - Caída de presión 13,50% (2) - Precisión de manómetros 32,43% - (1) La ausencia del resguardo para la retención de fugas es un elemento ausente en un 75,68%, pero éste no

está reflejado en la norma UNE correspondiente. (2) En la mayoría de los casos se trata de un exceso de presión debido al desnivel del terreno.

En relación a las pistolas evaluadas, el 32,43% presentan alguna deficiencia, principalmente por producirse goteo tras el cierre de la presión (27,03%) y mal estado de conservación y dificultad en el cierre de la pulverización en un 20,10% de las mismas. Sólo un 5,41% tienen problemas por falta de uniformidad en la distribución del chorro pulverizado. El 52,78% de las pistolas examinadas no poseen filtros incorporados.

Con respecto al caudal desaguado, un 33,33% presenta una desviación por boquilla superior a ± 10% del caudal nominal, debido principalmente al desgaste de las mismas (18,18%). En este sentido hay diferencias con respecto a los resultados obtenidos en la comarca del “Bajo Andarax” (Fernández et al, 2012), donde su principal problema era la obturación de boquillas, debido a la ausencia de filtros en un 75% de éstas.

La presión media de trabajo es de 23,99 bar, aunque el 18,81% trabajan a presiones por encima de los 30 bar y la totalidad de las instalaciones evaluadas no disponen de manómetro en salida que les permita determinar y regular la presión de aplicación.

A B C

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Conclusiones

Los equipos de uso común en la zona de estudio son los pulverizadores hidráulicos fijos a los que se le acopla, para realizar los tratamientos, pistolas pulverizadoras manuales. Las pistolas con una única boquilla cónica, siguen siendo las más utilizadas, aunque existe la tendencia, cada vez mayor, al empleo de pistolas Novi-Fam tipo lanza, de dos o cuatro boquillas de chorro plano, en función del desarrollo del cultivo. Esta evolución es acorde con los resultados obtenidos en distintos ensayos que demuestran la mayor eficiencia de las boquillas de chorro plano para tratamientos en cultivos hortícolas. El hecho de que más de la cuarta parte de las instalaciones posean un equipo de bombeo con más de 10 años requiere una especial atención, por parte de los productores, para la correcta revisión y mantenimiento de estos equipos, tanto más cuanto mayor sea su antigüedad.

Con respecto a la revisión de equipos se destaca, por defecto grave, que más del 56% no presentan protección en la transmisión y no son adecuados más del 60% de los manómetros, principalmente debido a una resolución de escala incorrecta. En líneas generales se han encontrado deficiencias en más del 80% de los depósitos y en un 30% de las bombas y tuberías. Con respecto a las pistolas aproximadamente un tercio presentan alguna deficiencia, siendo la de mayor importancia el goteo tras el cierre de la presión, ya que produce contaminación y perjuicio económico por la pérdida de caldo.

Todos los operarios encuestados desconocen la presión a la que trabajan, dificultándose así la regulación de los equipos. Se recomienda por tanto la instalación de manómetros en las pistolas o, al menos, a la entrada de la red de distribución al invernadero. La diferencia de presión entre boquilla cerrada y abierta es de aproximadamente 5,43 bar. También se ha detectado que alrededor del 19% de los encuestados tratan a presiones superiores a los 30 bar, presión excesiva, que produce un mayor desgaste de los elementos del equipo, así como de gasto de caldo.

Detectada la necesidad de diseñar medidas divulgativas-formativas que permitan a los productores mantener sus instalaciones en condiciones de funcionamiento adecuadas, se ha elaborado un documento guía para la autorrevisión de los equipos fijos de aplicación de productos fitosanitarios en invernaderos. Dicho documento está disponible en SERVIFAPA (plataforma de gestión del conocimiento del IFAPA que puede ser consultada en http://servifapa.ifapa.junta-andalucia.es).

Agradecimientos

Este estudio se ha desarrollado en el marco del proyecto Transforma de Horticultura Protegida del IFAPA (PP.TRA.TRA2010.25) y del proyecto P07-AGR-02995 de la CICE-Junta de Andalucía, cofinanciados por Fondos FEDER.

Referencias

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UNE-EN 13790/1: Maquinaria agrícola. Pulverizadores. Inspección de pulverizadores en uso. Parte 1: Pulverizadores para cultivos bajos.

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Stevia rebaudiana, primeros ensayos de selección masal para su cultivo en condiciones del norte de España

I. Aquesolo, I. Irigoyen y J. Muro1

1 Departamento de Producción Agraria, Universidad Pública de Navarra, Campus de Arrosadía, 31006,

Pamplona, Navarra, España. e-mail: julio@unavarra.es Resumen

Se han investigado numerosos edulcorantes bajos en calorías para sustituir el azúcar, sin embargo, hasta ahora, la totalidad de ellos son compuestos químicos sintéticos que pueden producir efectos secundarios no deseables. Stevia rebaudiana es una planta perenne procedente de Paraguay conocida como “la hierba dulce”. Los dos principales compuestos responsables de su dulzor son el esteviósido y rebaudiósido A, dos glicósidos diterpenos no calóricos, entre 100 y 400 veces más dulces que el azúcar. La Comisión Europea (CE) habilitó la utilización de los glicósidos para su empleo como aditivos alimenticios y edulcorantes para toda la Unión Europea en noviembre de 2011. Actualmente, los productos de Stevia disponibles en el mercado (hoja seca y extractos) proceden principalmente de China y diversos países suramericanos. El objetivo de este trabajo es seleccionar plantas adaptadas a las condiciones agroclimáticas del norte de España. El cultivo de Stevia tiene dos siegas anuales, en verano y en otoño, seguida de una parada invernal y con rebrote primaveral. De este modo, su cultivo puede alargarse hasta 5-6 años. El estudio consiste en la selección de plantas de Stevia, a partir de 13 procedencias adquiridas dentro del mercado español, mediante un proceso de selección masal. Se instalaron dos campos de selección en dos zonas climáticas de Navarra: en San Adrián, zona de La Ribera, y Puente la Reina, en la zona Media, con una temperatura media anual de 14ºC, y 13,4ºC, y 373 y 408 plantas cada una, respectivamente. Es cultivo al aire libre, con acolchado negro y riego por goteo, con un marco de 40 x 35 cm. Dada la capacidad de rebrote de las plantas, se realizaron dos siegas, a últimos de agosto y a últimos de octubre. Se determinaron los contenidos en esteviósido y rebaudiósido A de todas las plantas recolectadas. Se han preseleccionado plantas por el binomio: producción en biomasa y alto contenido en glicósidos. Se considera necesario continuar con la selección masal ya iniciada, durante dos o más años, con el fin de seleccionar aquellas plantas cuyo contenido en glicósidos sea alto y presenten, asimismo, otras características agronómicas deseables para establecer una población homogénea y productiva. Posteriormente, se multiplicarán aquellas que presenten mejores características agronómicas y químicas al mismo tiempo. Complementariamente, se está llevando a cabo la puesta a punto de las técnicas de multiplicación in vitro de estas plantas.

Palabras clave: esteviósido, rebaudiósido A, edulcorante natural, glicósido

Stevia rebaudiana, first mass selection trials for its growth in Northern Spain

Abstract

Several low calorie sweeteners have been investigated to replace sugar. Thus far, however, all of them are synthetic chemical compounds which can cause undesirable side effects. Stevia rebaudiana is a perennial plant from Paraguay known as "the sweet herb". The two main compounds responsible for its sweetness are stevioside and rebaudioside A, two non-caloric diterpene glycosides, between 100 and 400 times sweeter than sugar. The European Commission (EC) enabled the use of glycosides as food additives and sweeteners in the European Union in November 2011. Nowadays, the available Stevia products on the market (dry leaves and extracts) come mainly from China and various South American countries. The aim of this work is to select the best adapted plants to the growing conditions of Northern Spain. Stevia is harvested twice per year, one in summer and another in autumn. This is followed by a stop in winter and a regrowth in spring, so that the crop can be extended to 5-6 years. The study consists of carrying out a process of mass selection in irrigated agricultural conditions from Stevia plants obtained from 12 different origins of the Spanish market. Two plots have been set up in two

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climatic zones of Navarra: one of them in San Adrián, La Ribera, and the other one in Puente la Reina, Mid-zone, with an annual mean temperature of 14º C, and 13.4° C, and 373 and 408 plants each, respectively. It is outdoor cultivation, with black plastic mulch and trickle irrigation, with a planting pattern of 35 x 40 cm. Given the ability of regrowth of the plants, there were two harvests, in late August and late October. The contents of stevioside and rebaudioside A were determined from all the plants collected. Plants have been preselected by the binomial: high biomass production and high content of glycosides. It is considered necessary to continue the already started mass selection for two or more years, in order to select those plants which not only have a high content in glycosides, but also present other desirable agronomic properties to establish a homogeneous and productive population. Afterwards, those that showed the best agronomic and chemical characteristics simultaneously will be reproduced. Concurrently, it is being carried out the development of in vitro propagation techniques for these plants. Keywords: stevioside, rebaudioside A, natural sweetener, glycoside

Introducción y/o Justificación

En el mercado existen numerosos edulcorantes bajos en calorías para sustituir el azúcar, sin embargo, hasta ahora, la totalidad de ellos son compuestos químicos sintéticos que pueden producir efectos secundarios no deseables (Felippe, 1977; Monteiro, 1982; Puri et al., 2011; Tandel et al., 2013). Stevia rebaudiana es una planta perenne de la familia Compositae, procedente de Paraguay y conocida como “la hierba dulce” (Brandle et al., 1998; Lewis, 1992). Los dos principales compuestos responsables de su dulzor son el esteviósido y rebaudiósido A, dos glicósidos diterpenos no calóricos, entre 100 y 400 veces más dulces que el azúcar (Crammer and Ikan, 1986; Kinghorn, 1987; Kinghorn et al., 1986). La Comisión Europea (CE) habilitó la utilización de los glicósidos para su empleo como aditivos alimenticios y edulcorantes para toda la Unión Europea en noviembre de 2011. Actualmente, los productos de Stevia disponibles en el mercado (hoja seca y extractos) proceden principalmente de China y diversos países suramericanos (Kienle, 2010) y el principal mercado se encuentra en Japón, donde la estevia supone el 40% del mercado de los edulcorantes (Boileau et al., 2012).

Stevia es una planta plurianual cuyo cultivo, en climas templados, tiene consiste en dos siegas anuales, en verano y en otoño, seguido de una parada invernal (Ramesh et al., 2006). En la primavera siguiente rebrota desde un rizoma subterráneo. De este modo, su cultivo puede alargarse hasta 5-6 años. El objetivo de este trabajo consiste en seleccionar plantas de Stevia adaptadas a las condiciones agroclimáticas del norte de España.

Material y Métodos

Los ensayos de selección masal se llevaron a cabo en dos localidades de Navarra de zonas climáticas diferentes: San Adrián, zona de la Ribera, y Puente la Reina, zona Media, con una temperatura media de 14 y 13,4 ºC, respectivamente. En mayo y junio de 2011, se plantaron 688 plantas de Stevia rebaudiana de 13 procedencias diferentes del mercado español (Tabla 1 y Figura 1, A y B). El cultivo se desarrolló al aire libre con riego por goteo con dos goteros por planta y con un marco de plantación de 40 x 35 cm. Se minimizó la aparición de malas hierbas mediante la instalación de un acolchado negro. Durante todo el transcurso del cultivo se realizó la escarda manual de las hierbas.

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Tabla 1. Procedencia y número de plantas de cada una de las casas comerciales, plantadas en Puente la Reina

y San Adrián. Procedencia

Casa comercial Modo de obtención en origen Nº de plantas

Puente la Reina Nº de plantas San Adrián

Lorea Esqueje 80 80 Berroa Esqueje 2 2 Pamiés Esqueje 5 5 Zaira Semilla 5 5

Mundo Verde Esqueje 50 50 Depr1mera Semilla 49 60

Moringa Semilla 79 82

Viveros Peña Semilla 48 49 Selección 2011 -1 Semilla 5 5 Selección 2011-2 Semilla 5 5

In vitro Material seleccionado y propagado in vitro el año anterior en la UPNA

9 9

Selección UPNA – S Material seleccionado en la UPNA en 2011

36 35 Selección UPNA – R 0 21

TOTAL MASAL 373 408 En la fase de crecimiento, se realizaron controles generales de todas las plantas en los cuales se anotaron datos de cada una de las plantas relativos a su morfología. En la fase de floración – siega, a partir del 15 de julio, se realizaron controles semanales para detectar cuándo las plantas, de modo individual, iniciaban la formación de sus botones florales (no la floración). Se tomaron los mismos datos descriptivos que en la fase de crecimiento. Inicialmente, se segaron las plantas que se encontraban en el estadio de botón floral (BF), cortando la planta a 5 cm por encima del suelo. Sin embargo, con el objetivo de que el 2º rebrote de otoño fuera productivo en biomasa, en agosto, el criterio de selección por el cual se segaron las plantas fue la biomasa desarrollada, independientemente de si las plantas habían alcanzado el BF o no. El dato de peso de biomasa sirvió como primer criterio de selección del número de plantas seleccionadas para su envío a laboratorio. Las plantas muy poco productivas no se enviaron a analizar. Por último, se apuntó el número de plantas que rebrotó en cada una de las localidades para tenerlo en cuenta como una característica favorable para la selección. Estas plantas se segaron el 29 de octubre y 6 de noviembre, en Puente la Reina y San Adrián respectivamente. Se envió por segunda vez a laboratorio el rebrote de las plantas preseleccionadas en la primera siega, para determinar su contenido en glicósidos.

De las plantas segadas y preseleccionadas por su biomasa, se midieron la biomasa, relación hojas/tallo, humedad y peso seco y glicósidos (esteviósido y rebaudiósido A). Los contenidos de esteviósido y rebaudiósido-A fueron determinados en el Centro Nacional de Tecnología y Seguridad Alimentaria (CNTA) en San Adrián por detección por cromatografía líquida de alta resolución.

Para realizar la selección de plantas, éstas se ordenaron individualmente según el binomio < biomasa × % glicósidos > y asimismo, se analizaron sus características fenológicas de su ciclo de crecimiento.

Resultados y Discusión

La diversidad morfológica de la parte aérea fue muy grande. Se diferenciaron numerosos hábitos de crecimiento en las plantas examinadas, que fueron agrupados en 7 tipos, según sus formas (figuras no mostradas); sin embargo, se prevé que esta morfología variará con los años, y que todas las plantas tenderán al morfotipo alfalfa, es decir, plantas con varios tallos emergentes desde el suelo bien desarrollados y de longitud similar (Figura 1, C).

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De las poblaciones originales de 373 y 408 individuos, se seleccionaron fenotípicamente 116 y 113 plantas por características agronómicas superiores y se cosecharon en etapa de prefloración, en Puente la Reina y San Adrián, respectivamente. Existen grandes diferencias entre individuos en todos los parámetros analizados (Tabla 2). Se desea una relación hojas/tallo (H/T) alta, puesto que las hojas concentran mayores cantidades de glicósidos que los tallos (Rajasekaran et al., 2007). Este parámetro deberá tenerse en cuenta en años sucesivos puesto que dada la gran variabilidad de los hábitos de crecimiento este primer año, se han observado plantas con tallos leñosos muy desarrollados, cuya H/T era muy pequeña, pero su biomasa de peso seco de hojas era alta. De ahí, que en los primeros puestos de las plantas seleccionadas encontremos indistintamente tanto plantas con una H/T alta como muy baja (Tabla 3). El análisis de los resultados ordenados de todas las plantas, sin discriminación según procedencia, muestra que existe una gran variabilidad para los contenidos de esteviósido y rebaudiósido A, observándose valores de 2,29 – 47,43% para el primero y 0 – 30,15% para el segundo. Otros autores (Jarma Orozco et al., 2011; Jiménez et al., 2010) han corroborado la gran variabilidad de estos compuestos (de 0 a 21% para el esteviósido y 0 a 13% el rebaudiósido) y determinado que estos porcentajes dependen tanto de la genética (Brandle et al., 1998) como de las condiciones de cultivo (Pól et al., 2007).

Tabla 2. Valores extremos y promedio de las 20 plantas seleccionadas para Peso seco de hojas, Relación Hojas/Tallos y glicósidos (% en peso seco, g/planta) para San Adrián y Puente la Reina.

San Adrián Puente la Reina Valores extremos Media Valores extremos Media

Peso seco hojas (g) 28,94 – 110,05 69,94 18,03 – 79,76 47,08 Relación H/T 0,96 – 2,29 1,30 1,15 – 2,38 1,80 Glicósidos (%) 10,13 – 47,43 21,69 11,64 – 37,75 18,09 Glicósidos (g/planta) 11,07 – 19,43 13,65 6,42 10,99 7,65

Fue posible identificar los individuos cuyo contenido de esteviósido y rebaudiósido A alcanzó los valores más altos, constituyendo el material de partida idóneo para la obtención de líneas clonales con elevado contenido de estos glicósidos, y por tanto el material de selección (Tabla 3). En Puente la Reina, la planta 1-P es la planta con mejores resultados, puesto que ha obtenido la mayor producción de glicósidos (10,99 g/planta), seguida muy de cerca de la planta 2-P (9,88 g/planta). Además, cabe destacar el alto porcentaje de la planta 4-P en rebaudiósido A. En San Adrián, la planta 1-S destaca por su gran biomasa (85,6 g) y contenido en rebaudiósido A (15,8%).

A B C

Figura 1. A) Campo de selección masal en San Adrián. B) Campo de selección masal en Puente la Reina. C) Morfotipo alfalfa.

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Actualmente, se está llevando a cabo la propagación in vitro de estas plantas y por otro lado, se está controlando su respuesta en campo a través del tiempo. Además, se llevarán a cabo ensayos de respuesta de manejo (tipos y fechas de corte) con estas mismas plantas para determinar las condiciones de cultivo óptimas para su mejor aprovechamiento.

El desarrollo de todas las plantas ha sido mayor en San Adrián que en Puente la Reina, tanto para la producción de biomasa, como la producción de glicósidos (%) y, por consiguiente, el contenido total de glicósidos en g/planta (Tabla 2). Esto se atribuye a que las plantas de San Adrián se plantaron 2 semanas antes y que su clima es más favorable para la estevia. Aun así, los resultados entre procedencias son bastante similares. Las plantas de origen Lorea han sido las que mayor desarrollo han tenido en las dos localidades y las de mayores producciones en glicósidos (g/planta).

Dado que la planta es plurianual, se deben confirmar los resultados productivos de este primer año con los que se obtendrán en 2013 y 2014.

Tabla 3. Relación de las 5 mejores plantas según el binomio <biomasa x % glicósidos> en Puente la Reina y en

San Adrián. Se especifican Peso seco (PS) de hojas (g), Relación hojas/tallo (H/T); Contenidos, en % y g/planta de hojas, de esteviósido, Rebaudiósido A (Reb. A) y glicósidos totales (Glic: suma de esteviósido y rebaudiósido A).

Lugar de

ensayo Planta

PS hojas (g)

Relación H/T

HOJAS (%) HOJAS (g/planta)

Esteviósido Reb. A Glic. Esteviósido Reb. A Glic.

Puente la

Reina

1-P 79,7 2 1,1 115 10,6 38 3,1 56 13,7 41 8,4 1 2,5 13 10,9

2-P 58,9 7 2,0 40 11,9 17 4,8 25 16,7 17 7,0 2 2,84 8 9,8

3-P 64,7 5 1,3 110 9,0 55 4,3 31 13,3 51 5,8 9 2,7 10 8,6

4-P 28,7 74 2,2 87 2,2 115 25,7 2 28,0 4 0,6 110 7,3 1 8,0

5-P 38,3 43 1,9 44 13,9 9 7,0 14 20,9 9 5,3 14 2,6 12 8,0

San Adrián

1-S 85,6 4 1,5 39 6,8 99 15,8 13 22,6 31 5,8 36 13,5 1 19,4

2-S 80,8 8 1,0 98 19,2 7 4,6 70 23,8 26 15,5 1 3,6 17 19,2

3-S 73,3 11 1,4 41 11,7 61 14,1 16 25,9 21 8,6 18 10,4 2 19,0

4-S 68,3 18 1,2 57 14,1 36 13,4 18 27,6 16 9,6 8 7,1 4 16,8

5-S 69,7 15 1,1 86 14,9 24 6,3 42 21,2 38 10,4 4 3,9 15 14,3 Notas. 1 En laboratorio se analizaron un total de 116 plantas de Puente la Reina y 113 plantas en San Adrián, previamente

seleccionadas por su producción de biomasa. 2 En cada columna (en rojo) se indica el nº de orden que ocupa cada planta en el total analizado (por procedencia). La última

columna (glicósidos- g/planta) es la que queda ordenada con la sucesión estricta de 1 a 5. 3 La asignación del número de planta se ha hecho en base al orden establecido por el contenido en glicósidos, seguido de una

P para las plantas de Puente la Reina y de una S para las plantas de San Adrián.

Conclusiones

No se pueden establecer conclusiones del primer año de selección masal de una planta exótica. Cabe subrayar la alta variabilidad encontrada entre plantas en cuanto a los caracteres de: morfotipo, producción de biomasa de hojas y contenidos en esteviósido y rebaudiósido A.

Agradecimientos

Investigación realizada en el ámbito del proyecto IIM14153.RI1 del Gobierno de Navarra.

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Estudio del sistema radicular en vides sometidas a RDC y PRD.

Repercusión sobre el estado hídrico y el desarrollo vegetativo

P. Botía Ordaz 1 y P. Romero Azorín2

1 Departamento de Citricultura e-mail: pablo.botia@carm.es 2 Departamento de Viticultura Instituto Murciano de Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentario (IMIDA), C/ Mayor s/n, 30150, La Alberca, Murcia, España.

Resumen

Un ensayo de RDC (Riego Deficitario Controlado) y PRD (Riego Parcial de Raíces) fue realizado en 2011 en un viñedo de 1 ha. de extensión, de 13 años de edad, de la variedad Monastrell (sin. Mourvedre) sobre patrón 1103P en Jumilla, Murcia (España). En ambos sistemas de riego se aplicó el mismo volumen de agua (1000 m3/ha/año) regándose al 20% de la evapotranspiración del cultivo (ETc) durante la fase de brotación-cuajado (Abril-Mayo), al 13% ETc de cuajado a envero (Junio-Julio) y al 25% ETc de envero a cosecha (Agosto-mitad de Septiembre). A principios de Agosto, se obtuvieron imágenes “in situ” del perfil del suelo (0-0,6m) en ambos sistemas mediante un escáner de raíces CI-600, las cuales fueron procesadas utilizando un software específico (WinRhizo Tron v. 2007b). Además, en las mismas vides se midió el contenido de humedad en el perfil del suelo �v (0-0,6m), el potencial hídrico de xilema a mediodía (�s), el contenido de agua de los pámpanos y el área foliar externa y la total. Una mayor humedad en profundidad, propició que la mayor parte de las raíces en ambos sistemas de riego se localizara en la parte más profunda (0,3-0,6m) con un 64% en PRD y un 49% en RDC, siendo la mayor proporción de raíces inferiores a 1mm (88% en PRD y 93% en RDC). El volumen total de raíces por volumen de suelo fue un 41% superior en PRD que en RDC, debido a una mayor densidad de raíces con diámetro superior a 1mm (1,5 y 2 mm) en PRD, especialmente en profundidad. Por otra parte, �v en la capa superficial (0-0,3m) fue significativamente más alto en RDC que el promedio (parte húmeda y seca) en PRD, aunque la zona húmeda del tratamiento PRD presentó siempre valores más altos (en promedio y en stock) que RDC. Además, en profundidad ambas zonas del PRD mostraron valores de humedad más altos que RDC. Aunque el �s fue similar en ambos sistemas, el área foliar externa y el contenido de agua de los pámpanos en PRD fueron significativamente más altos que en RDC. Estos resultados apuntan a que el mantenimiento de una zona húmeda idónea en PRD (por encima del RDC), posibilita un mayor desarrollo radicular y más profundo, propiciando un mayor volumen de raíces y de mayor diámetro, capaces de abastecer las necesidades hídricas de la planta de manera más eficiente que el sistema RDC, promoviendo en la planta un mejor estado hídrico y un mayor crecimiento vegetativo.

Palabras clave: RDC, PRD, raíces, viña

Study of the root system in vines under RDI and PRD. Impact on water status and vegetative development

Abstract

A field research in RDI (Regulated Deficit Irrigation) and PRD (Partial Root-Zone Driying) was carried out in 2011, in a 1 ha vineyard in Jumilla, Murcia (Spain), in 13 years old Monastrell (syn. Mourvedre) grapevines grafted onto 1103 Paulsen rootstock. In both irrigation systems (RDI and PRD) the same water volume was applied (about 100 mm year-1), watered to 20% ETc (crop evapotranspiration) during budburst-fruit set period (April-May), 13% ETc from fruit set to veraison (June-July), and 25% ETc from veraison to harvest (August-Mid September). In early August, “in situ” images of the soil profile (0-0,6m) were taken in different vines of both irrigation systems using a root scanner CI-600, which were processed by a software (WinRhizo Tron v. 2007b). In addition, in the same vines, volumetric soil water content (�v) in the soil profile (0-0,6m), mid-day stem water potential (�s), water content in the main shoots, external leaf area and total leaf area were also measured. The higher �v found in the deeper soil layers, led to most of the roots in both irrigation systems were located in the deeper zone (0,3-0,6m depth), with 64% in PRD and 49% in RDI, being the greater proportion of the roots less than 1 mm (88% in PRD and 93% in RDI). The total volume of the roots per soil volume was around 41% higher in PRD than in RDI, due to a significantly higher root density with diameter greater than 1 mm in diameter (1,5 and 2mm), especially at depth. On the other hand, �v in the topsoil (0-0,3m) was significantly higher in RDI than the average (dry and wet root zones) in PRD, although the wet root zone in PRD was always higher (in the average and stock) than in RDI. Moreover, in PRD vines, both root zones at depth had significantly higher �v than RDI vines. Although �s was similar in both irrigation systems, the external leaf area and the water content in the main shoots in PRD vines were significantly higher

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than in RDI vines. From these results, we conclude that maintaining a suitable wet root zone in PRD vines with a higher water content (above RDI) stimulates greater root development, producing a greater root volume and roots with greater diameter, being able to supply the water needs of the vine more efficiently and promote a better vine water status and a greater vegetative development than in RDI vines.

Keywords : RDI, PRD, roots, vine

Introducción

Dos de las técnicas de riego más utilizadas en el cultivo de la vid en zonas semiáridas para mejorar la calidad de la uva y el vino son el riego deficitario controlado (RDC) y el riego parcial de raíces (PRD). Hasta la fecha, la aplicación de éstas técnicas de riego han permitido controlar el desarrollo vegetativo, incrementar la eficiencia en el uso del agua y la calidad de la uva y del vino (Kriedemann and Goodwin 2003). Sin embargo todavía existe cierta controversia sobre qué técnica de riego es más eficiente para el viñedo desde un punto de vista agronómico y económico (Sadras 2009). Por todo ello la pregunta que se plantea resolver es si un PRD con un riego moderado presenta alguna diferencia desde el punto de vista del desarrollo del sistema radicular (distribución, densidad y diámetro de las raíces) en la variedad Monastrell que pudiera constituir alguna ventaja respecto a un RDC convencional aplicando la misma estrategia de riego y la misma cantidad de agua.

Material y Métodos

Características de la parcela, material vegetal y tratamientos de riego

Un ensayo de RDC (Riego Deficitario Controlado) y PRD (Riego Parcial de Raíces) fue realizado desde 2009 a 2011 en un viñedo de 13 años de edad, de la variedad Monastrell (sin. Mourvedre) sobre patrón 1103P en Jumilla, Murcia, en un suelo de textura arcillosa. En ambos sistemas de riego se aplicaron 1000 m3/ha/año, con un 20% de la evapotranspiración del cultivo (ETc) durante la fase de brotación-cuajado (Abril-Mayo), un 13% ETc de cuajado a envero (Junio-Julio) y un 25% ETc de envero a cosecha (Agosto-15 Septiembre). Los ciclos de alternado de riego en PRD fueron de 14 días. El contenido volumétrico de agua en el suelo (�v) se midió en cada período fenológico con una sonda portátil de capacitancia Diviner 2000 (Sentek Pty Ltd., Australia), tomando lecturas cada 10cm de profundidad en el perfil 0-0,6 m, en cuatro réplicas por tratamiento. El potencial hídrico de tallo a mediodía fue medido semanalmente en ocho hojas por tratamiento, utilizando una cámara de presión (modelo 600; PMS Instrument Company, Albany, USA). El área foliar de cada planta fue estimado, usando una ecuación polinómica que relacionó la longitud del brote principal (L) con el área foliar total de cada brote (Romero et al., 2013). El área foliar expuesta fue también estimada en el período de máximo desarrollo vegetativo en 16 viñas por tratamiento, midiendo el perímetro externo de área foliar. Durante el invierno de 2011, el peso de poda fue medido en 52 viñas por tratamiento. El número de brotes principales fue también contado y el peso fresco promedio de cada brote principal fue calculado. Una muestra representativa de la poda fue pesada en fresco y en seco (65ºC hasta peso constante) obteniendo el contenido de biomasa seca y de agua de los brotes principales de cada planta.

Estudio de raíces

En el invierno de 2010, fueron instalados tubos de minirrizotrón. En tres de los 4 bloques existentes, se escogieron cepas representativas de cada tratamiento y se colocó verticalmente un tubo de Plexiglás® transparente de 1 m de longitud a 0,15m del emisor entre dos cepas consecutivas (a 0,75m de cada tronco), salvo en el caso del tratamiento de PRD, en el que se dispusieron dos tubos, a un y otro lado de la cepa escogida. La profundidad final a la que fueron enterrados los tubos fue de 0,6m. A principios de agosto de 2011 (después de casi tres años de aplicación de los tratamientos de riego), se tomaron imágenes cada 0,2 m por debajo de la superficie del suelo. Las imágenes, de 0,26 m x 0,20 m, fueron capturadas mediante el sistema de escaneado de raíces CI-600 (CID, Inc, WA, USA). Las imágenes de un mismo perfil fueron agrupadas mediante un software específico (Hugin v. 2010,2.0,3bd31edd2dca, Aron Helser), recortando la imagen resultante para obtener un tamaño normalizado (0,19m x 0,60m). Finalmente, las imágenes fueron analizadas mediante el software WinRHIZO Tron MF (Regent, Quebec, Canadá). Mediante este programa se trazaron manualmente

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las raíces, obteniendo para cada segmento de raíz, los valores de posición, longitud y diámetro inicial y final de los mismos. A partir de estos datos se pudieron calcular, para cada profundidad (0-0,3 m y 0,3-0,6m) y para cada clase de diámetro (< 0,5mm; 0,5-1,0mm; 1,0-1,5mm; 1,5mm-2,0mm y >2mm), los valores de longitud, superficie y volumen de raíces, considerando cada segmento como un cilindro con un diámetro promedio entre el diámetro inicial y final del segmento considerado. Los resultados de longitud, superficie y volumen de raíces, se han expresado como el total de cada uno de estos parámetros por unidad de volumen de suelo muestreado. Así, se utiliza el término de densidad del parámetro considerado: densidad de longitud de raíces (DLR), densidad de superficie de raíces (DSR) o densidad de volumen de raíces (DVR), cuyo valor numérico viene expresado por la ecuación genérica DXR=X/A PC, la cual está basada en la expresión propuesta por Johnson et al. (2001) en estudios similares. En dicha ecuación, DXR, es la densidad de raíces del parámetro X considerado; X, el parámetro considerado: L-longitud (cm), S-superficie (cm2) o V-volumen (cm3) de raíces calculado en el marco de observación con el programa WinRHIZO Tron MF; A, es el área de observación y PC, la profundidad de campo que posee el escáner dentro del minirrizotrón (0,65cm).

Tratamiento estadístico

Los resultados fueron analizados estadísticamente mediante análisis de la varianza (ANOVA), considerando los factores tratamiento de riego, profundidad y diámetro de raíz según los casos y utilizando el paquete estadístico Statgraphics Plus 5.1 (Statistical Graphics Corp., Herndon, VA). Cuando se encontraron diferencias significativas (P-value < 0,05), la separación de medias se efectuó utilizando el Test de Rango Múltiple de Duncan.

Resultados y Discusión

Contenido de humedad del suelo

Aunque el contenido de humedad del suelo (�v) en la capa superficial (0-0,3m) fue significativamente más alto en la parte húmeda del PRD comparado con el RDC, el promedio del contenido de humedad a 0-0,3m (teniendo en cuenta las dos partes) fue significativamente más bajo en PRD comparado con RDC (Tabla 1). Sin embargo �v en la capa de suelo más profunda (0,4-0,6m) tanto en la parte húmeda como en el promedio de la parte húmeda y seca en PRD fue significativamente más alto que el RDC, siendo el stock de humedad acumulado en todo el perfil (0-0,6m) también más alto (aunque no significativo) que el RDC (Tabla 1).

Tabla 1. Valores medios del contenido volumétrico de humedad del suelo (�v) en el período experimental antes de envero (Junio–Julio)

Contenido de humedad del suelo (�v)

Tratamiento Promedio �v (%) (0-0,3m)

Promedio �v (%) (0,3-0,6m)

Stock �v (%) (0- 0,6m)

PRD (�v-zona seca) 17,0d 31,2a 144,5c PRD (�v-zona humeda) 24,3a 31,4a 167,2a PRD (�v-promedio zonas) 20,6c 31,3a 155,5b RDC 22,9b 26,5b 148,2bc

ANOVA *** *** *** Para cada columna, valores seguidos de letras distintas son significativamente diferentes según el Test de rango múltiple de Duncan a un nivel de significación del 95%. *** P<0,001

Sistema radicular

Los resultados globales atendiendo a la densidad total de raíces observadas, muestran que se produjo un efecto significativo de la profundidad en todas las variables determinadas (longitud, superficie y volumen de raíces), observándose en ambos sistemas de riego, una mayor densidad de raíces en la capa más profunda (0,3-0,6m) con valores superiores en torno al 58% en DLR, a un 72% en DSR y a un 80% en DVR que en la capa más superficial (0-0,3m) (Tabla 2). Por otra parte, dichas diferencias entre perfiles fueron superiores en el tratamiento PRD que en el RDC, llegando a ser la densidad de

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longitud de raíces (RLD) en la capa más profunda un 64% mayor que en la capa superficial en PRD y un 49% en RDC.

Por otra parte, se observó un efecto significativo del tratamiento de riego respecto al volumen ocupado por las raíces por unidad de suelo muestreado (DVR), mostrando el tratamiento de PRD en el perfil 0-0,6m un valor promedio un 41% más alto que RDC, acentuándose aún más dichas diferencias en la capa más profunda (Tabla 2).

Tabla 2. Valores medios de densidad total de raíces en los perfiles 0-0,3m y 0,3-0,6m, para los parámetros de longitud (DLR), superficie (DSR) y volumen (DVR), después de tres meses de aplicación de PRD y RDC con la misma cantidad de agua.

Factor Parámetro Tratamiento DLR (cm cm-3) DSR (cm2 cm-3) DVR (cm3 cm-3)

PRD 0,987 0,198 0,0041 RDC 0,792 0,136 0,0024

Profundidad 0-30cm 0,528 0,074 0,0011

30-60cm 1,251 0,260 0,0055 Tratamiento x Profundidad

PRD,0-30 0,519 0,077 0,0013 c PRD,30-60 1,454 0,318 0,0070 a RDC,0-30 0,536 0,070 0,0009 c

RDC,30-60 1,049 0,202 0,0040 b ANOVA Tratamiento ns ns * Profundidad ** ** *** Tratamiento x Profundidad ns ns * Para cada columna, valores seguidos de letras distintas son significativamente diferentes según el Test de rango múltiple de Duncan a un nivel de significación del 95%. ns no significativo * P<0,05; ** P<0,01; *** P<0,001

Atendiendo a la distribución de diámetros, en base a los criterios de clasificación establecidos en este estudio (<0,5mm, 0,5-1mm, 1-1,5mm, 1,5-2mm y > 2mm), más de 85% de las raíces en ambos tratamientos en el perfil 0-0,6m, se correspondieron con diámetros inferiores a 1mm (88% en PRD y 93% en RDC), siendo aún más elevados estos valores en la capa superficial (94% y 98% en PRD y RDC respectivamente). El patrón de distribución de diámetros varió según la profundidad, aunque de forma similar en ambos tratamientos, con una mayor proporción de raíces de menor tamaño (< 0,5mm) en la capa superficial. En la capa más profunda, aumentó la proporción de raíces de tamaños superiores a 0,5mm, en ambos tratamientos.

Las diferencias más significativas entre tratamientos se encontraron para raíces entre 1 y 1,5mm de diámetro y en las mayores de 2mm, para las que el tratamiento PRD presentó valores de DLR, DSR y DVR significativamente más elevados que RDC. Este hecho fue especialmente significativo en la capa más profunda (0,3-0,6m), como indican las diferencias observadas entre tratamientos respecto a los parámetros DLR y DVR (Figura 1).

Estado hídrico, área foliar y contenido de agua de los brotes

El potencial hídrico de tallo y el área foliar total no mostraron diferencias significativas entre sistemas de riego durante el periodo experimental. Sin embargo las vides regadas en PRD tuvieron un área foliar externa y un contenido de agua en los brotes principales significativamente más alto que las vides regadas en RDC (Tabla 3). En general una mayor humedad en profundidad, propició que la mayor parte de las raíces en ambos sistemas de riego se localizara en la parte más profunda (0,3-0,6m) con un 64% en PRD y un 49% en RDC, siendo la mayor proporción de raíces inferiores a 1mm (88% en PRD y 93% en RDC). Los patrones de humedad observados indican que hubo una mayor percolación del agua y una mayor profundidad de riego en PRD comparado con RDC, lo que se tradujo en una mayor disponibilidad de agua en las capas profundas del suelo en PRD. Esto podría

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explicar la mayor densidad de raíces finas en profundidad (0,3-0,6m) y el mayor volumen de raíces observado en todo el perfil (0-0,6m) en PRD comparado con el RDC.

Tabla 3. Valores medios del potencial hídrico de tallo al mediodía, el área foliar externa, el área foliar total y el contenido de agua de los brotes principales en plantas de ambos sistemas de riego durante el período experimental en 2011.

Tratamiento

Potencial hídrico de tallo al mediodía

(�s)

Área foliar externa

(m2/cepa)

Área foliar total

(m2/cepa)

Contenido de agua de los brotes principales

(g/cepa)

PRD -1,23 2,63 5,18 211 RDC -1,27 2,42 4,31 166

ANOVA ns * ns * ns no significativo * P<0,05

0-0,3 m 0,3-0,6 m

DLR

(cm

cm

-3)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0-0,3 m 0,3-0,6 m 0-0,3 m 0,3-0,6 m 0-0,3 m 0,3-0,6 m 0-0,3 m 0,3-0,6 m

DLR

(cm

cm

-3)

Perf

il 0-0

,6 m

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

< 0,5 mm 0,5-1,0 mm 1,0-1,5 mm 1,5-2,0 mm > 2 mm

ab a b

abc c

Tratamiento ns Tratamiento ns

Profundidad P <0,01

Trat x Prof ns

Tratamiento P <0,001 Tratamiento ns Tratamiento P <0,01

PRDRDC

Profundidad Profundidad Profundidad Profundidad

Profundidad ns

Trat x Prof ns

Profundidad P <0,001

Trat x Prof P <0,01

Profundidad P <0,01

Trat x Prof ns

Profundidad P <0,01

Trat x Prof ns

Profundidad

0-0,3 m 0,3-0,6 m

DV

R

(cm

3 c

m-3

)

0,000

0,001

0,002

0,003

0,004

0-0,3 m 0,3-0,6 m 0-0,3 m 0,3-0,6 m 0-0,3 m 0,3-0,6 m 0-0,3 m 0,3-0,6 m

DV

R (

cm

3 c

m-3

)P

erf

il 0-0

,6 m

0,000

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

< 0.5 mm 0,5-1,0 mm 1,0-1,5 mm 1,5-2,0 mm > 2 mm

a

ba

b

a

b

cc

PRDRDC

a

bbcc

Profundidad ns

Trat x Prof ns

Profundidad P <0,01

Trat x Prof ns

Profundidad P <0,001

Trat x Prof P <0,01

Profundidad P <0,01

Trat x Prof ns

Profundidad P <0,001

Trat x Prof P <0,05

Tratamiento ns Tratamiento ns Tratamiento P <0,001 Tratamiento ns Tratamiento P <0,001

Profundidad Profundidad Profundidad Profundidad Profundidad

Figura 1. Valores medios de densidad de raíces para los parámetros longitud (DLR) y volumen (DVR), para cada rango de diámetros a diferentes p para los tratamientos de PRD y RDC. Las barras representan el valor medio de 3 repeticiones ± SE. Para cada clase de raíz, barras con letras distintas indican diferencias significativas según el Test del Rango Múltiple de Duncan para un nivel de significación del 95%.

Es posible que un alto �v mantenido durante toda la rehidratación en la zona húmeda pueda haber inducido la formación y el crecimiento de nuevas raíces secundarias después de cada ciclo de secado en PRD (Kang y Zhang, 2004). De forma similar, algunos autores han recogido cambios significativos en la densidad de raíces y en los patrones de absorción de agua y una distribución del sistema radicular más profunda en PRD comparado con un riego deficitario convencional en condiciones de campo y aplicando la misma cantidad de agua (Gu et al., 2004, Collins et al., 2010, Romero et al., 2012). Una mayor disponibilidad de agua y una mayor densidad de raíces finas en las capas más profundas de suelo sugerirían un mayor volumen de suelo explorado por las raíces en PRD y una mayor capacidad de absorción de agua comparado con un RDC. En nuestro estudio esto se reflejó en la parte aérea en un mayor desarrollo de área foliar en vides regadas en PRD. Además estas vides también mantuvieron un contenido de agua en los brotes principales significativamente más alto que en RDC y un estado hídrico en las hojas similar, a pesar de mantener mayor área foliar, lo que indicaría una mayor capacidad de almacenamiento de agua en los órganos vegetativos de la planta y por consiguiente un

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mejor estado hídrico interno en PRD comparado con las vides regadas en RDC. Similarmente, algunos estudios previos en vid comparando PRD y riego deficitario convencional con la misma cantidad de agua, han indicado también una menor restricción en el desarrollo vegetativo en PRD e incluso un incremento significativo en el peso de poda (Dry et al., 2001) y en el área foliar (Antolín et al., 2006, De la Hera et al., 2007, Romero y Martínez-Cutillas 2012).

Conclusiones

Estos resultados apuntan a que el mantenimiento de una zona húmeda idónea en PRD (por encima del RDC), posibilita un mayor desarrollo radicular y más profundo, propiciando un mayor volumen de raíces y de mayor diámetro, capaces de abastecer las necesidades hídricas de la planta de manera más eficiente que el sistema RDC, promoviendo en la planta un mayor almacenamiento de agua y un mayor crecimiento vegetativo.

Agradecimientos

Este trabajo fue financiado por el instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA) a través del Subprograma de recursos y Tecnologías Agrarias con el proyecto RTA2008-00037-C04-04 y con la colaboración del Fondo Social Europeo.

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Sadras VO (2009). Does partial root-zone drying improve irrigation improve irrigation water productivity in the field?. A meta-analysis. Irrigation Science 27, 183-190.

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Caracterização química das folhas de Eryngium foetidum L. em relação à poda do pendão floral e época de colheita

R.A.S. Campos1, G.P.P. Lima2, S. Seabra Júnior1, C.M. Lin2 y F. Vianello3

1 UNEMAT, Av. Tancredo Neves s/n, 78200-000, Cáceres-MT, Brazil. e-mail: renepantanal@hotmail.com

2 UNESP, Av. José Barbosa de Barros 1780, 18610-307, Botucatu-SP, Brazil 3 UNIPD, Viale G. Colombo 3, 35131, Padova-PD, Italy

Resumo

Eryngium foetidum L. é uma erva aromática utilizada como condimento e medicinal, no tratamento de febre, resfriados, dores e outros males, sendo fonte de flavonoides, saponinas e óleo essencial. Apresenta atividade anti-inflamatória e analgésica, confirmando as indicações tradicionais para seu uso. A poda do pendão floral é recomendada para aumentar a produtividade, porém não se sabe se essa prática pode afetar a qualidade das folhas. Além disso, não existem informações sobre o tempo ideal para a colheita. O presente estudo teve por objetivo avaliar a qualidade das folhas de E. foetidum em relação à poda do pendão floral e época de colheita. O estudo foi conduzido em Botucatu-SP, Brasil, em delineamento experimental em blocos ao acaso, em arranjo fatorial 2x5. Plantas intactas e plantas com os pendões florais podados semanalmente foram cultivadas em casa de vegetação e colhidas em 5 diferentes épocas (aos 30, 60, 90, 120 e 150 dias após o transplantio). Foram avaliados clorofila a, clorofila b, carotenoides, antocianinas, flavonoides, polifenois totais e a atividade das enzimas peroxidase e polifenoloxidase. As folhas coletadas aos 60 dias apresentaram as maiores quantidades de clorofila a, clorofila b, carotenoides, enquanto quantidades de antocianinas foram maiores aos 30, 60 e 150 dias. As folhas coletadas aos 30 dias apresentaram as maiores quantidades de polifenois totais e flavonoides. As enzimas peroxidase e polifenoloxidase apresentaram atividade mais baixa aos 60 dias. Um aumento na atividade dessas enzimas, a partir dos 90 dias, foi observada. A poda do pendão floral não afetou a quantidade de clorofila a, clorofila b, carotenoides, antocianinas, flavonoides e polifenois totais nas folhas, ou a atividade das enzimas peroxidase e polifenoloxidase. Portanto, a poda do pendão floral não afeta a qualidade das folhas de E. foetidum. Sugere-se realizar a colheita 60 dias após o transplantio.

Palavras chave: qualidade das folhas, antioxidantes, peroxidase, polifenoloxidase

Chemical characterization of Eryngium foetidum L. leaves in relation to the pruning of floral stalks and harvest time

Abstract

Eryngium foetidum L. is an aromatic vegetable used as seasoning and medicinal plant, in the treatment of fever, colds, pains and other diseases, being a source of flavonoids, saponins and essential oil. It has anti-inflammatory and analgesic activity, confirming the indications for traditional use. The pruning of floral stalks is recommended to increase the productivity of the herb, though it is unclear whether this practice may affect leaf quality. As well, information about the optimal time for harvest is not available. The present study was aimed to evaluate the quality of E. foetidum leaves in relation to the pruning of floral stalks and harvest time. The study was carried out in Botucatu-SP, Brazil, following a randomly block design, in factorial scheme 2x5. Intact plants and plants with floral stalks pruned weekly were grown in greenhouse and harvested in 5 different times (at 30 th, 60th, 90th, 120th and 150th days after transplanting). Chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoids, anthocyanins, flavonoids, total polyphenols and the enzyme activity of peroxidase and polyphenoloxidase were evaluated. The leaves harvested at 60th day showed the highest amounts of chlorophyll a, chlorophyll b and carotenoids, where the amount of anthocyanins in leaves was higher at 30th, 60th and 150th days. Leaves harvested at 30th day showed the highest amounts of polyphenols and flavonoids. The enzymes peroxidase and polyphenoloxidase showed the lowest activity at 60th day. An increasing in the activity of these enzymes, starting from 90th day was observed. The pruning of floral stalks does not affect the quality of E. foetidum leaves. We suggest carrying out leaf harvesting at 60th day after transplanting.

Keywords: leaf quality, antioxidants, peroxidase, polyphenoloxidase

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Introdução

Eryngium foetidum L. (Umbelliferae-Apiaceae) é uma hortaliça aromática utilizada como condimento e recurso medicinal, no tratamento de diversas doenças, como febre, resfriado, gripe, dores, entre outras (Duke, 2009). Estudos farmacológicos realizados in vivo demonstraram que o extrato das folhas apresenta propiedades anti-helmintica, anticonvulsante e anti-inflamatória (Paul et al., 2011).

As folhas são ricas em cálcio, ferro, riboflavinas, carotenos, vitaminas A, B e C e óleo essencial (Ramcharan, 1999). Porém, apesar do amplo uso da hortaliça como condimento e medicinal, a maioria das pesquisas realizadas estão focadas na caracterização química do óleo essencial.

As normas agronômicas para produtividade máxima de E foetidum estão disponíveis na literatura (Mozumder et al., 2008; Moniruzzaman et al., 2009). A espécie floresce precocemente e reduz a produção de folhas e por esse motivo a poda do pendão floral é recomendada para aumentar a produtividade (Gusmão et al., 2002). Entretanto, não se sabe se essa prática pode afetar a qualidade das folhas.

Além disso, não estão disponíveis na literatura informações sobre o ciclo de cultivo da hortaliça. O momento ideal para colheita e o período em que a planta se torna senescente e inadequada para o consumo são informações fundamentais para o melhor aproveitamento das folhas.

Os estudos visando preservar ou mesmo otimizar as propriedades medicinais da planta podem adicionar valor ao produto final e impulsionar econômicamente as regiões que cultivam para exportação. Assim, o presente estudo teve por objetivo avaliar a qualidade das folhas de E. foetidum em relação à poda do pendão floral e época de colheita.

Material e Métodos

O experimento foi conduzido em viveiro, no Setor de Produção Vegetal da Fazenda Experimental Lageado entre janeiro e junho de 2011. O local está localizado a uma altitude média de 740 m do nível do mar, latitude sul 22° 52’ 20” e longitude oeste 48° 26’ 37”. O tipo climático do local é Cfa - clima temperado úmido com verão quente, segundo a classificação de Köppen (Cunha e Martins, 2009). As mudas de E. foetidum foram produzidas em bandejas de poliestireno expandido, tipo 128/6 em formato de pirâmide invertida, com 34,6 cm3 de substrato. Aos 60 d, as mudas foram transplantadas para vasos de 4 L. Foi utilizado um latossolo vermelho escuro álico, textura média. A calagem foi realizada para elevar a saturação de base a 80%. Após incubado por 60 d, o solo preparado apresentou as seguintes características: pH = 6.4; M.O = 18 g dm-3; P = 37 mg dm-3; H+Al = 13 mmolc dm-3; K = 1 mmolc dm-

3; Ca = 47 mmolc dm-3; Mg = 19 mmolc dm-3; SB = 67 mmolc dm-3, CTC = 80, V% = 83; B = 0.24 mg dm-3, Cu = 3 mg dm-3; Fe = 18 mg dm-3; Mn = 2.9 mg dm-3; Zn = 3.5 mg dm-3.

O ensaio seguiu um delineamento experimental em blocos casualizados, em arranjo fatorial 2x5, com quatro repetições. Plantas intactas e plantas com os pendões florais podados semanalmente foram colhidas em cinco diferentes épocas (aos 30, 60, 90, 120 e 150 dias após o transplantio). Em cada época de amostragem, três plantas de cada parcela foram congeladas em nitrogênio líquido e armazenadas em freezer a -20°C.

A análise de pigmentos foi realizada conforme Sims e Gamon (2002). Material fresco (100 mg) foi triturado em nitrogênio líquido e ressuspenso em solução fria de acetona em TRIS 200 mM (4:1, v/v) pH 7.8. (3 mL) e homogeneizado em agitador por 30 s. A extração foi feita em banho de gelo e protegida da luz. Logo depois, as amostras foram centrifugadas por 300 s a 2000 rpm. As leituras de absorbância foram: 663 nm para clorofila a, 647 nm para clorofila b, 537 nm para antocianina e 470 nm para carotenoides. Os resultados foram expressos em μg g-1 massa fresca.

A análise de flavonoides foi realizada conforme Awad et al. (2000). Amostras frescas (50 mg) foram maceradas em nitrogênio líquido e dissolvidas em solução de metanol 70% em ácido acético 10% (85:15, v:v) (4 mL). O material foi homogeneizado em agitador e levado ao banho ultrassônico por

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1800 s. O material foi centrifugado por 600 s a 10000 rpm. Foi adicionado solução de AlCl3 em metanol (5%, m/v) ao sobrenadante (1 mL). Após 1800 s em repouso no escuro, o extrato foi centrifugado por 600 s a 10000 rpm. A leitura da absorbância foi feita a 425 nm e os resultados comparados com uma curva de calibração de rutina (100 μg mL-1). Os flavonoides foram expressos em μg rutina g-1 massa fresca.

A análise de polifenois totais foi realizada em massa seca, de acordo com o método Folin-Ciocalteu (Singleton et al., 1999). Amostras secas (50 mg) foram ressuspensas em acetona aquosa 50% (v/v) (5 mL). Após 1200 s em banho ultrassônico, o material foi centrifugado a 6000 rpm por 600 s e o sobrenadante coletado. O precipitado foi ressuspenso com acetona aquosa 50% (v/v) (5 mL) e os sobrenadantes foram combinados. Todo o procedimento foi realizado em temperatura ambiente. As medidas foram realizadas em triplicata. Aos extratos (100 μL) foram adicionados o reagente Folin-Ciocalteu (500 μL) seguido da adição solução de Na2CO3 (2,5 mL, m/v). Após 2 h, a leitura da absorbância foi feita a 725 nm. Os resultados foram calculados com base em uma curva de calibração obtida com ácido gálico (100 μg mL-1). Os polifenois totais foram expressos em μg ácido gálico g-1 massa seca.

A atividade da enzimas peroxidase (EC 1.11.1.7) e polifenoloxidase (EC 1.14.18.1) foram determinadas conforme Lima et al. (1999). O extrato enzimático foi obtido através da homogeneização de 500 mg de amostra em 5 mL de tampão acetato de sódio pH 5.0 em gelo, seguido por centrifugação durante 600 s a 10000 rpm a 4°C.

Para a análise da atividade da peroxidase, foi utilizado extrato enzimático (1 mL), H2O2 30% em tampão fostafto pH 6.7 (v/v) (500 uL) e solução fenol aminoantipirina (163 mg : 81,3 mg : 100 mL H2O) (m/m/v) (500 μL). O material foi colocado em banho-maria por 30°C durante 300 s e a reação foi interrompida pela adição de álcool etílico absoluto (2 mL). A leitura da absorbância foi feita a 505 nm. A atividade da peroxidase foi calculada pela fórmula POD = ((L x Vt) / (6,58 x T x Ve) / P), onde L: absorbância, Vt: volume total da amostra, T: tempo de reação, Ve: volumen do extrato, P: massa da amostra. Os resultados foram expressos em μmol H2O2 decomposto min-1 g-1 massa fresca.

Para a análise da polifenoloxidase, foram utilizados extrato enzimático (300 μL ) e pyrocatecol 0,1 M em tampão fosfato 6,7 (1,85 mL). O material foi colocado em banho-maria a 30°C durante 1800 s e a reação foi interrompida pela adição de HClO4 2N (800 μL). A leitura em espectrofotometro foi feita a 395 nm. A atividade da polifenoloxidase foi calculada pela fórmula: PPO = ((L x T) 1000) / ((P x VP) / VT), onde L: absorbância, T: tempo de reação, P: massa da amostra, PV: volume do extrato, VT: volume do tampão para homogeneização da amostra. Os resultados foram expressos em μmol catecol oxidado min-1 g-1 massa fresca.

Os resultados foram analisados estatisticamente pelo teste F (ANOVA). As médias foram comparadas pelo teste t de Student, quanto ao efeito da poda do pendão floral e pelo teste Tukey, em relação ao efeito das épocas de colheita, ao nível de 5% de probabilidade.

Resultados e Discussão

A poda do pendão floral não afetou nenhum dos parâmetros de qualidade das folhas de E. foetidum (p>0.05) avaliados durante o presente estudo. Os resultados das análises bioquímicas em função da poda do pendão floral são apresentados na Tabela 1.

Os três principais fatores que controlam o crescimento vegetal e a produtividade de uma cultura são a assimilação de carbono pelas folhas, o particionamento e alocação de fotoassimilados e a respiração dos tecidos fonte e tecidos dreno (Jiao et al., 1997). Assim, a produtividade vegetal tem correspondência direta com a habilidade das plantas em alocar carbono dos tecidos fonte para os tecidos dreno economicamente importantes.

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Tabla 1. Caracterização química das folhas de Eryngium foetidum L. em função da poda do pendão floral.

Sem Poda Com Poda Lsd Antocianinas 40,1 a 38,4 a 4,81

Clorofila a 208,9 a 199,5 a 35,5 Clorofila b 101,5 a 93,4 a 12,6

Carotenoides 84,2 a 78,8 a 10,2 Flavonoides 1,81 a 1,88 a 0,20

Polifenois totais 40,4 a 40,3 a 1,49 Peroxidase 9,42 a 9,33 a 1,24

Polifenoloxidase 0,119 a 0,108 a 0,0128 Os valores apresentados são médias (n = 20 amostras de 3 plantas). Valores seguidos da mesma letra nas linhas não diferem entre si pelo teste t de Student (p > 0.05). Lsd: diferença mínima significativa.

No presente estudo, foi observado que a interrupção do desenvolvimento dos pendões florais causou a realocação de fotoassimilados para o desenvolvimento de mais folhas, sendo observado aumento da produtividade foliar nas plantas podadas. Esse aumento foi verificado tanto na massa seca foliar, como no número de folhas e na área foliar (dados não publicados).

Porém, de acordo com Madore (1997), a retirada de tecidos dreno pode levar ao acúmulo de sacarose nas folhas, podendo diminuir a quantidade de clorofila nesses tecidos. Pelos resultados apresentados no presente estudo, pode-se ver que a diminuição nos teores de clorofilas a e clorofilas b nas plantas podadas não foi significativa e que os parâmetros de qualidade não se alteraram, sendo assim a poda do pendão floral em E. foetidum benéfica, por aumentar a produtividade foliar sem causar diminuição da qualidade das folhas.

Foram observadas diferenças na qualidade das folhas de E. foetidum em relação às épocas de colheita (p>0.05). Os resultados das análises bioquímicas são apresentados na Tabela 2.

Tabla 2. Caracterização química das folhas de Eryngium foetidum L. em função da época de colheita.

30 60 90 120 150 Msd Antocianinas 39,5 ab 36,9 ab 35,1 b 36,7 b 47,7 a 10,8

Clorofila a 213,4 b 249,25 a 184,5 b 172,2 b 156,6 b 75,5 Clorofila b 104,2 b 138,9 a 89,2 bc 80,5 bc 74,4 c 28,4

Carotenoides 80,9 b 103,9 a 80,3 b 70,6 b 71,7 b 22,9 Flavonoides 2,52 a 1,60 b 1,83 b 1,64 b 1,63 b 0,46

Polifenois totais 45,4 a 36,4 c 38,6 bc 40,4 b 40,8 b 3,36 Peroxidase 8,51 bc 7,08 c 8,79 bc 10,84 ab 11,65 a 2,80

Polifenoloxidase 0,071 c 0,0075 c 0,107 b 0,122 ab 0,128 ab 0,028 Os valores apresentados são média (n = 8 amostras de 3 plantas). Valores seguidos da mesma letra nas linhas não diferem entre si pelo teste Tukey (p > 0.05). Msd: diferença mínima significativa.

Foram observadas maiores quantidades de clorofila a, clorofila b e carotenoides na colheita realizada aos 60 dias após o transplantio, enquanto os maiores teores de antocianinas foram observados aos 30, 60 e 150 dias. As maiores quantidades de flavonoides e polifenois totais foram observados 30 dias após o transplantio.

O teor de pigmentos e antioxidantes pode variar devido a maturidade das plantas. Em espinafre (Spinacia oleracea) foi observado que a colheita poucos dias antes do estágio considerado comercialmente ideal proporcionou melhora na qualidade visual e nutricional da hortaliça (Bergquist et al., 2006). Pandjaitan et al. (2005) observaram que o conteúdo de flavonoides e polifenois é superior durante o estádio de maturidade das folhas e inferior durante o período inicial de cultivo. Em E. foetidum, os resultados indicam que o melhor momento para a colheita, considerando os teores de pigmentos e antioxidantes, ocorreu entre 30 e 60 dias após o transplantio das mudas.

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As enzimas peroxidase e polifenoloxidase apresentaram atividade mais baixa na colheita realizada aos 60 dias após o transplantio. Um aumento na atividade dessas enzimas foi observado após esse período. As enzimas peroxidase e polifenoloxidase são responsáveis pelo escurecimento em tecidos vegetais e seus productos procesados, sinalizando o início da senescência ou problemas relacionados à qualidade. A avaliação da atividade dessas enzimas é importante para avaliar a qualidade de alimentos de origem vegetal (Freitas et al., 2008).

Conclusões

A poda do pendão floral não afeta a qualidade das folhas de E. foetidum. Para aproveitar ao máximo os compostos bioativos das folhas, sugere-se realizar a colheita 60 dias após o transplantio.

Agradecimientos

Os autores agradecm ao CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico), FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do estado de São Paulo) e CAPES (Conselho de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior) pela concessão da bolsa – Processo 6844-12-0.

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Influencia de la orientación de filas en la producción de aceituna del olivar en seto. Estudio preliminar

E., Trentacoste 1,2, D.J., Connor 2,3 y M., Gómez-del-Campo2

1 Estación Experimental Agropecuaria Junín (INTA), La Colonia s/n. C.P. 5570, Mendoza, Argentina.

etrecoste@correo,inta,gov,ar 2 Dpto. Producción Vegetal: Fitotecnia, Universidad Politécnica de Madrid, España.

3 School of Land and Environment. The University of Melbourne, Victoria 3010, Australia.

Resumen

El olivar en seto, adaptado a la recolección con vendimiadora modificada, presenta como principales ventajas: altos rendimientos en los primeros años desde su establecimiento, bajo coste de recolección y reducido tiempo de cosecha. Para lograr y mantener una alta productividad en el tiempo se requiere alcanzar alta iluminación de las caras del seto. La orientación de las filas de los setos modifica la cantidad y patrón estacional de radiación solar incidente sobre ambas caras, pudiendo ser una estrategia para manipular la iluminación durante los periodos fisiológicos críticos. Los objetivos de este trabajo son: (i) estimar la radiación incidente sobre cada cara de setos establecidos en cuatro orientaciones, (ii) cuantificar el efecto de la orientación del seto sobre la producción de aceituna y (iii) explorar la relación entre producción y radiación incidente. El experimento fue realizado en un olivar en seto cv. Arbequina (4 x 1,3 m; 1923 plantas/ha,) ubicado en Toledo (39,5° N) y plantado en cuatro orientaciones: N-S, E-O, NE-SO and NO-SE. Los frutos de cada cara de los setos fueron recolectados a finales de Octubre 2012. La radiación incidente por cada cara fue estimada a partir del modelo propuesto por Connor (2006) y Connor et al. (2009) para el periodo de crecimiento de fruto y síntesis de aceite (Octubre, en las condiciones de estudio) utilizando como input la estructura del seto (alto, ancho y porosidad) medidos después de recolección. La radiación diaria incidente a mediados de Octubre fue 5,4, 6,0, 6,0 y 8,3 MJ/m2 en las orientaciones N-S, NO-SE, NE-SO y E-O, respectivamente. La radiación incidente sobre caras S, SE y SO, de los setos orientados E-O, NE-SO, NO-SE fue el 79%, 64% y 65%, superior que la cara opuesta. Mientras, ambas caras (E y O) de la orientación N-S, presentaron similar radiación incidente. Las caras SE (NE-SE), E (N-S), SO (NO-SE) y S (E-O) mostraron mayor producción de aceitunas (promedio 5,6 t/ha) que las caras NE (NO-SE) y O (N-S) (promedio 3,9 t/ha), mientras la producción más baja fue alcanzado por las caras NO (NE-SO) y N (E-O) con producción promedio de 3,2 t/ha. La producción de aceituna de cada cara estuvo relacionado con la radiación incidente sobre la pared del seto en Octubre (R2 = 0,55; P=0,04).

Palabras clave: Olea europaea L., orientación hileras, modelo de radiación.

Preliminary study of influence of Olive hedgerow orientation on fruit yield

Abstract

Olive hedgerow orchards adapted to harvest by vineyard type harvesters present as main advantage: high yield first years of growth, lower cost of harvesting and rapid harvest. Achieving this advantages require high illumination on canopy walls over time. In hedgerow orchards, row orientation is an important factor that modifies quantity and seasonal pattern of solar radiation incident on opposing faces and could be a useful tool to manipulate canopy illumination for critical physiological periods. The aims of this work are to: (i) quantify radiation incident on individual faces of various hedgerow orientations, (ii) quantify effects of row orientation on fruit yield and (iii) explore relationships between fruit yield and incident solar radiation. An experiment was carried out in a commercial olive hedgerow orchard (4 x 1,3 m; 1923 plants/ha, �Arbequina�) located in Toledo (39,9° N), planted in 2008 at four orientations: N-S, E-W, NE-SW and NW-SE. Fruit yield was determined separately on both faces in each orientation at harvest in 2012, Radiation incident was estimated for the period of fruit growth and oil synthesis (October in these experimental conditions) from hedgerow structure (height, width, porosity) gathered after harvest using a model (Connor 2006, Connor et al, 2009). Mid-October daily incident shortwave radiation was 5.4, 6.0, 6.0 and 8.3 MJ/m2 in N-S, NW-SE, NE-SW and E-W row orientations,

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respectively. The proportion of total radiation incident on S faces of hedgerows was in the sequence 79%, 64%, and 65% for E-W, NE-SW, NW-SE orientation, respectively. Both E and W faces of N-S orientation intercepted 50% of total radiation, The SE (NE-SE), E (N-S), SW (NW-SE) and S (E-W) faces yielded more fruit (5.6 t/ha) than the NE face (NW-SE) and W face (N-S) (mean 3.9 t/ha), while lowest fruit yield was achieved by NW face (NE-SW) and N face (E-W) with mean fruit yield of 3.2 t/ha. Fruit yield per face was closely related with shortwave radiation incident on wall in October (R2 = 0.55; P=0.04).

Keywords: Olea europaea L., row orientation, radiation model.

Introducción

Desde principios de 1960, los sistemas de producción de olivo se han intensificado, pasando de las plantaciones tradicionales con densidades de 100 plantas/ha a plantaciones intensivas (200�400 plantas/ha) buscando mayor productividad, precocidad y sistemas de formación adaptados a la recolección mecánica con vibrador de tronco. Recientemente, en muchas regiones olivícolas del mundo se ha incrementado la superficie de olivo en sistemas super-intensivos (más de 1500 plantas/ha) y formaciones en setos, incorporando tecnología como el riego por goteo, fertirriego, poda y recolección mecanizada (Connor, 2006; Palese et al., 2011). El olivar conducido en seto, con estructura adaptada a la recolección con vendimiadora modificada, presenta como principales ventajas: altos rendimientos en los primeros años, bajo coste de recolección y necesidad de mano de obra, menor tiempo de cosecha y control fitosanitario más eficiente.

La producción de aceitunas incrementa linealmente con la radiación interceptada por el cultivo, al menos hasta un umbral de radiación interceptada próximo al 50% de la radiación solar incidente, por encima del cual el sombreo entre órganos vegetativos puede presentar un efecto deletéreos sobre distintos procesos que determinan la producción de aceitunas (Villalobos et al., 2006). En consecuencia, para lograr y sostener una alta productividad del olivar en seto, se requiere mantener una alta iluminación en el tiempo de las caras de los setos. La capacidad de un seto de interceptar radiación solar está principalmente determinada por: (i) la arquitectura del seto, incluyendo; altura, ancho seto, ángulo de las caras respecto a la vertical, distancia libre entre caras contiguas, (ii) orientación de las filas, (iii) área foliar y (iv) duración de la estación de crecimiento (Olesen et al., 2007).

Una vez establecido el olivar, la orientación de las filas no puede ser modificada y las ventajas o desventajas permanecerán fijas durante toda la vida productiva. Sin embargo, el efecto de la orientación del seto sobre la producción ha sido escasamente estudiado y podría ser una estrategia para alcanzar ventajas sobre la síntesis de aceite, calidad de aceite, periodo de cosecha y uso de agua (Gómez del Campo et al., 2009). Por otro lado, pueden existir limitaciones relacionadas a la geometría del terreno (forma y pendiente) donde forzar la orientación de filas puede implicar menor eficiencia en el uso de la tierra y de la maquinaria e incrementar la erosión del suelo.

Los objetivos de este trabajo son: (i) cuantificar la radiación incidente sobre cada cara de un seto establecido en cuatro orientaciones, (ii) cuantificar el efecto de la orientación del seto sobre la producción de aceitunas y (iii) explorar la relación entre producción de aceitunas y radiación incidente sobre el seto.

Materiales y Métodos

El experimento se llevó a cabo durante el año 2012 en un olivar del cv. Arbequina ubicado en La Puebla de Montalbán (39,5 ºN), Toledo, España. Los setos fueron plantados en la primavera del 2008 con un espaciamiento de 1,3 m entre plantas y 4,0 m entre hileras (1923 plantas/ha) con cuatro orientaciones: N-S, E-O, NE-SO and NO-SE, cada orientación se repitió en cuatro bloques de 4 filas y 11 plantas por fila, utilizando dos plantas contiguas de la fila central como unidad de medición.

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Las necesidades hídricas del cultivo fueron satisfechas a partir de las precipitaciones (367 mm) complementadas con riego. El riego fue realizado a través de una línea de goteros con emisores (3 L/h) espaciados cada 0,5 m. La cantidad y frecuencia de riego fue igual para todas las orientaciones.

Se cosechó (3-xi-2012) cada cara de los setos por separado, determinando el peso fresco de los frutos. La estructura del seto fue descrita en cada planta después de cosecha. La altura del estrato inferior y superior de hojas fue medida en tres posiciones por árbol en sentido de la fila a 0,20, 0,65 y 1,10 m; el ancho del seto fue medido a 0,5, 1,0, 1,5 y 2,0 m de alturas en las tres posiciones indicadas previamente. La porosidad horizontal del seto fue estimada procesando fotografías adquiridas verticales a una de las caras del seto y colocando un fondo rojo detrás del seto.

La radiación fotosintéticamente activa incidente sobre cada cara del seto fue estimada para el 15 de Octubre (periodo de crecimiento de fruto y síntesis de aceite en las condiciones de estudio) utilizando el modelo desarrollado por Connor (2006) y Connor et al. (2009) y empleando como input: latitud del sitio, orientación de las filas, ancho del seto, espacio libre entre caras de filas contiguas, ángulo de las caras del seto respecto a la vertical y porosidad horizontal del seto. El modelo considera la radiación directa y difusa separadamente e incorpora un 5% de reflexión. El modelo ha sido previamente validado satisfactoriamente en setos de olivo orientados N-S y E-O (Connor et al., 2009).

El análisis estadístico de los datos se realizó considerando un diseño de parcelas divididas con estructura de bloque completamente aleatorizadas, siendo la orientación del seto la parcela principal y la cara del seto la sub-parcela. Las diferencias significativas (P < 0,05) entre orientaciones y caras fueron determinadas por ANOVA y test de mínima diferencias significativas.

Resultados y Discusión

Estructura de los setos

En la tabla 1 se presentan los parámetros medidos para caracterizar la estructura de los setos. Al cuarto año desde la plantación, los setos N-S, NO-SE y NE-SO mostraron similares dimensiones. Mientras, el seto E-O tendió a incrementar su volumen y superficie externa, en comparación con el resto de las orientaciones, debido al mayor desarrollo vertical de las plantas.

Tabla 1. Características estructurales de setos de olivo cv. Arbequina con cuatro orientaciones de hileras al cuarto año después de la plantación.

Orientación seto Parámetros N-S NO-SE NE-SO E-W Top del seto (m) 2,18±0,60 2,38±0,15 2,25±0,16 2,51±0,21 Base del seto (m) 0,36±0,13 0,41±0,13 0,35±0,08 0,44±0,13 Ancho de seto (m) 1,14±0,37 1,25±0,22 1,24±0,24 1,23±0,22 Altura de seto/calle libre 0,71±0,08 0,72±0,08 0,69±0,09 0,75±0,10 Porosidad (%) 18,5 17,3 16,5 18,0

Cada valor es la media de 9 repeticiones ± desvío estándar. La relación altura de seto/ancho de calle libre, está relacionada con la penetración de la radiación en los estratos más bajos del seto, valores superiores a 1 son considerados óptimos para la iluminación correcta del seto en toda su profundidad (Smart et al., 1990). En este trabajo, los setos evaluados presentaron en promedio una relación de 0,71, similar entre orientaciones y a lo observado previamente en setos de olivo con orientaciones N-S y E-O (Gómez del Campo et al., 2009).

La porosidad horizontal estuvo en el rango de 16,5% a 18,5%. Connor et al. (2009) utilizando un modelo estimaron que la porosidad horizontal presenta escaso efecto sobre la radiación incidente en setos N-S debido a que la radiación transmitida desde la cara E es compensada después del mediodía por radiación en sentido opuesto. Mientras, en seto orientado E-O la porosidad tiene mayor efecto

1124

principalmente durante invierno, la radiación incidente sobre la cara N (hemisferio N) incrementa aproximadamente un 200% en un seto con porosidad horizontal del 30%, respecto a un seto sólido.

Radiación incidente

En la figura 1 se presenta la radiación solar incidente por m2 de pared de seto para mediados de Octubre en ambas caras de los setos estimada según Connor (2006) y Connor et al. (2009). La radiación incidente incrementó al rotar la orientación de las filas desde N-S hacia el E-O, registrando valores de 5,4; 5,9; 5,9 y 7,8 MJ m-2, promedio de ambas caras de las orientaciones N-S, NO-SE, NE-SO y E-O, respectivamente. Ambas caras del seto N-S recibieron igual radiación, la cara Este es iluminada a la mañana hasta el mediodía, luego comienza a ser iluminada la cara Oeste hasta el atardecer. Las restantes orientaciones presentaron mayor iluminación en una de sus caras, en las estimaciones realizadas para el mes de Octubre la cara tendiente al sur (i.e. S, SE, SO) fue iluminada 79%, 64% y 65%, respecto a la cara orientada hacia el norte (i.e. N, NO, NE), en los setos E-O, NE-SO, NO-SE, respectivamente. En los setos orientados N-S, NO-SE, NE-SO, la radiación incidente disminuyó marcadamente con la altura o profundidad del seto (desde la parte alta hacia la base del seto), mientras en el seto orientado E-O, la cara S y N presentaron escasos cambios a lo largo del perfil del seto.

Figura 1. Radiación incidente expresada en MJ/m2 de área de pared en distintas caras de setos de olivos cv. Arbequina, orientados N-S, NO-SE, NE-SO y E-O a mediados de Octubre, en La Puebla de Montalbán (39,5 ºN), España.

Producción de aceitunas y relación con la radiación incidente

La producción de aceitunas en el cuarto años después de la plantación es presentada en la figura 2, incluyendo el análisis de comparación de medias entre orientaciones y caras. Comparando orientaciones, los setos N-S, NE-SO y NO-SE presentaron en promedio producciones de 9,4 t/ha, 21% superior al rendimiento alcanzado por la orientación de seto E-O (7,5 t/ha), similares diferencias a favor de setos N-S, respecto a E-O han sido observado en otras especies conducidas en seto (manzano, Christensen et al., 1979; pera Khemira et al., 1993; vid Naylor et al., 2001), en un amplio rango de latitudes (40º-55º).

Comparando entre caras de los setos, los lados SE (orientación SO-NE), E (orientación N-S) y SO (orientación SE-NO) alcanzaron las mayores producciones de aceituna (promedio 5,6 t/ha), mientras en el otro extremo, las caras NO (orientación NE-SO) y N (E-O) las menores producciones (promedio 3,2 t/ha). Por otro lado, sólo el seto orientado NO-SE presentó similar producción de aceituna entre

1125

caras, mientras las orientaciones restantes, una de las caras produjo significativamente más que su cara opuesta.

Figura 2. Producción de aceituna de ambas caras de setos de olivo de cuatro años de edad plantados en cuatro orientaciones. Diferentes letras mayúsculas y minúsculas representan diferencias significativas a P<0,05, entre

orientaciones y caras, respectivamente.

La variabilidad en la producción de aceitunas entre orientaciones y caras fue explicada satisfactoriamente por la radiación incidente a mediados de Octubre (Fig. 3, R2 = 0,55; P=0,04), excepto para la cara S del seto E-O, donde la radiación incidente fue significativamente superior al resto de las caras, sin generar un incremento significativo de la producción. La relación presentada en la figura 3 podría implicar una respuesta umbral de la producción de aceituna a la radiación solar incidente, como ha sido observado en olivo para los componentes del rendimiento, número y peso medio de los frutos (Connor et al., 2009; Cherbiy-Hoffmann et al., 2013).

Radiación (MJm-2d-1)

4 6 8 10 12 14

Prod

ucci

ón a

ceitu

nas

(t/h

a)

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

R2 = 0,55

P = 0.041

Figura 3. Relación entre la producción de aceitunas y la radiación diaria incidente en Octubre, en ambas caras

de setos de olivo cv. Arbequina, establecidos en cuatro orientaciones de filas. La producción de la cara S del seto E-O (círculo vacío) no fue considerado en el ajuste.

Conclusiones

A través de un modelo, se estimó que para el mes de Octubre, setos orientados E-O están 31% más iluminados, respecto a setos orientados N-S, NE-SO y NO-SE. La orientación del seto, también afecta a la distribución de radiación entre los distintos estratos del seto, en setos N-S la radiación se

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distribuye equitativamente entre sus caras, mientras en las otras orientaciones la cara tendiente al Sur (S, SE y SO) intercepta entre 63% y 78% más de radiación, respecto a la cara tendiente al Norte (N, NO, NE). Al cuarto año desde la plantación del seto, las orientaciones N-S, NE-SO y NO-SE tuvieron en promedio una producción de aceitunas 21% superior a la orientación E-O, presentando el seto orientado NE-SO distribución más homogénea del rendimiento entre caras. La variación del rendimiento entre orientaciones estuvo significativamente relacionada con la radiación incidente en Octubre, excepto para la cara Sur (seto E-O), indicando una probable respuesta umbral de la producción de aceituna a la radiación solar que deberá ser confirmada en próximas campañas

Agradecimientos

El ensayo fue establecido en la empresa Casas de Hualdo, a quienes agradecemos el acceso y mantenimiento de las parcelas, también agradecemos a las empresas Todolivo, Regaber, y Agromillora por financiar parcialmente el experimento. Este estudio es parte de la tesis doctoral de Eduardo Trentacoste, estudios financiados por el programa ERASMUS MUNDUS ARCOIRIS (Comisión Europea)

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Distribución de flavanonas y flavonas en frutos de citrus sinensis (L)

Osbeck, cv Sanguinelli.

J. Martínez-Nicolás 1, A. Conesa 2, I. Porras 1, A. Ortuño 3, J.A. Del Río3

1 Instituto Murciano de Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentario (IMIDA). Departamento de Especies Leñosas. Equipo de Citricultura. Estación Sericícola, 30150 La Alberca, Murcia.

2 Departamento de Producción Vegetal y Microbiología. Universidad Miguel Hernández. Orihuela. 03312 Alicante. E-mail: agustin.conesa@umh.es

3Departamento de Biología Vegetal (Fisiología Vegetal). Facultad de Biología. Universidad de Murcia. Campus de Espinardo. 30100 Murcia. 3

Resumen

El género Citrus se caracteriza por acumular compuestos fenólicos como flavanonas y flavonas polimetoxiladas, las cuales son relativamente raras en otras plantas. Las flavanonas son intermediarios en la ruta de biosíntesis de todos los flavonoides, y generalmente están glicosiladas. Dependiendo de la especie cítrica, la glicosilación puede ser del tipo rutinósido, como hesperidina en naranja dulce (Citrus sinensis), o neohesperidósido, como naringina en pomelo (Citrus paradisi), ó neohesperidina en naranja amarga (Citrus aurantium). En relación a las flavonas presentes en los cítricos, éstas se pueden encontrar como formas glicosiladas y aglicones, presentando estas últimas una gran variedad de compuestos con su estructura frecuentemente multisustituida por grupos hidroxilo y/o metoxilos. Entre ellas, escutelareina (5,6,7,4’-tetrametoxiflavona), sinensetina (5,6,7,3’,4’-pentametoxiflavona), tangeretina (5,6,7,8,4’-pentametoxiflavona), quercetogetina (3,5,6,7,3’,4’-hexametoxiflavona), nobiletina (5,6,7,8,3’,4’- hexametoxiflavona), 3,5,6,7,8,3’,4’- heptametoxiflavona, y 7-hidroxi-3,5,6,3’,4’-hexametoxiflavona. El grado de expresión de estos compuestos en los frutos cítricos está relacionado con ciertas etapas del desarrollo, detectándose los niveles más altos de flavanonas y flavonas como nobiletina, sinensetina y tangeretina durante las etapas juveniles del desarrollo, mientras que heptametoxiflavona y quercetogetina se acumulan en mayor grado durante las etapas de maduración del fruto.

En la presente comunicación analizamos los cambios en compuestos fenólicos (flavonoides) durante su desarrollo y en distintas partes del fruto maduro de citrus sinensis (L) Osbeck , cv Sanguinelli, cultivados en Murcia. La distribución en el fruto de estos compuestos revela que las flavanonas glicosiladas se encuentran en mayor concentración en el albedo, mientras que las flavonas polimetoxiladas se acumulan preferentemente en el flavedo.

Palabras clave: flavonoides, naranja sanguina, HPLC, hesperidina

Distribution of flavanones and flavones in fruits of citrus sinensis (L.) Osbeck, cv Sanguinelli.

Abstract:

Citrus is characterized by accumulate different phenolic compounds as flavanones and polymethoxylated flavones, which are relatively rare in other plants. The flavanones are intermediates in the biosynthesis pathway of all flavonoids, and generally are glycosylated. Depending on the species Citrus, the glycosylation may be of rutinoside type, as hesperidin in sweet orange (Citrus sinensis), or neohesperidósido as naringin in grapefruit (Citrus paradisi), or neohesperidin in sour orange (Citrus aurantium). Regarding flavones present in citrus fruits, they can be found as glycosylated forms and aglycones, the latter presenting a variety of compounds often with polysubstituted structure as hydroxyl and / or methoxyl group. Among them, scutelarein (5,6,7,4 '-tetramethoxyflavone), sinensetin (5,6,7,3', 4'-pentamethoxyflavone), tangeretin (5,6,7,8,4 '-pentamethoxyflavone) quercetogetin (3,5,6,7,3 ', 4'-hexamethoxyflavone), nobiletin (5,6,7,8,3', 4'-hexamethoxyflavonea), 3,5,6,7,8,3 ', 4'-heptametoxiflavona, and 7-hydroxy-3, 5,6,3 ', 4'-hexametoxiflavona. The degree of expression of these compounds is related with Citrus developmental stages, detecting the highest levels of flavanones and flavones as nobiletin, tangeretin sinensetin in juvenile stages of fruit development, while quercetogetin heptametoxiflavona and accumulate to a greater degree during stages of fruit ripening.

In this communication we analyze the changes in phenolic compounds (flavanones and flavones) during development and in different parts of the ripe fruit of citrus sinensis (L.) Osbeck, cv Sanguinelli grown in Murcia

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(Spain). The distribution in the fruit of these compounds revealed that the glycosylated flavanones are found in higher concentrations in the albedo, while flavones polymethoxylated preferentially accumulate in the flavedo.

Keywords: flavonoids, blood orange, HPLC, hesperidin.

Introducción y/o Justificación

Las naranjas sanguinas representan una parte relativamente importante de la producción de cítricos en el área mediterránea y en países tales como España, Italia, Marruecos, Argelia y Túnez. El cultivar Sanguinelli, citrus sinensis (L.) Osbeck es la variedad de naranja sanguina más cultivada actualmente, originada en España por mutación espontánea de naranja Doble Fina (Soler, 1999), y se caracteriza por acumular antocianinas entre otros compuestos fenólicos (Rapisarda et al., 2000).

Es conocido que un incremento en el consumo de frutas está asociado a una reducción en la incidencia de las enfermedades cardiovasculares y a una reducción del riesgo de ciertos tipos de cáncer. Una característica importante de los cítricos es su capacidad para acumular compuestos fenólicos con gran actividad antioxidante como flavanonas y flavonas polimetoxiladas, y antocianinas (Ortuño et al., 1997; Rapisarda et al., 1998; Tripoli et al., 2007; Cano et al., 2008; Kelebek et al., 2008)

Los flavonoides presentes en el género citrus han sido objeto de estudios durante los últimos años, debido a sus importantes propiedades en relación con el sabor, su potencial farmacológico, incluso su papel como posible marcador taxonómico (Horowitz, 1961, 1964; Kefford and Chandler, 1970). La biosíntesis de flavonoides en las plantas ha sido ampliamente estudiada y revisada recientemente (Ververidis et al., 2007; Winkel-Shirley, 2002, 2006; Trantas et al., 2009)

Estudios realizados sobre la evolución de flavanonas y flavonas en los frutos cítricos revelan que el grado de expresión de estos compuestos en los cítricos está relacionado con ciertas etapas del desarrollo, detectándose los niveles más altos de flavanonas y flavonas como nobiletina, sinensetina y tangeretina durante las etapas juveniles del desarrollo, mientras que heptametoxiflavona y quercetogetina se acumulan en mayor grado durante las etapas de maduración del fruto (Benavente-Garcia et al., 1993; Castillo et al., 1992).

Por otra parte la distribución de flavonoides en los frutos cítricos es diferente dependiendo de los tejidos (Kanes et al., 1993; Ortuño et al., 1999).La concentración más alta de flavonoides se presenta en la corteza, 1,7-2,0% en peso seco (Manthey and Grohmann, 1996). Los principales flavonoides contenidos en la piel de naranja dulce (Citrus sinensis) son las flavanonas glicolsiladas: hesperidina y narirutina, localizadas principalmente en el albedo, y las flavona polimetoxiladas: sinensetina, quercetogetina, nobiletina, tetrametil escutellareina, 3,5,6,7,8,3', 4'-heptametoxiflavona y tangeretina presentes en flavedo (Del Rı́o et al., 2004; Manthey, 2006).

En estudios previos sobre la composición en compuestos fenólicos en zumo de naranjas sanguinas, revelan que los contenidos en hesperidina oscilan entre 457 a 657 mg/l de zumo (Kelebek, et al. 2008)

En el presente trabajo se han caracterizado las flavanonas y flavonas presentes en frutos de la naranja sanguinelli, cultivada en Murcia. Se ha analizado como varian las concentraciones de estos compuestos fenólicos durante el desarrollo del fruto, entre los meses de julio a marzo, y se ha determinado como se distribuyen en las diferente s partes del fruto maduro (albedo, flavedo, columnela, pulpa y zumo).

Material y Métodos

Material vegetal y toma de muestras.

Para la realización del presente ensayo se emplearon 5 árboles adultos de naranja sanguinelli de unos 20 años de edad, injertados sobre patrón mandarino Cleopatra, localizados en una parcela del IMIDA

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(La Alberca, Murcia). El riego es localizado, con emisores de 4 l/h por árbol. El suelo es calizo con pH 8, 7 y la C.E. del agua de riego 2,9 dS/m. Las técnicas de cultivos son las habituales de la zona

Se tomaron muestras de frutos mensualmente desde finales de junio de 2012(frutos inmaduros) hasta finales de marzo de 2013 (plena madurez), para determinar los cambios en los compuestos fenólicos (flavonoides) durante el desarrollo del fruto. Se tomó al azar una muestra por árbol compuesta por 8 frutos, 2 por cada una de las orientaciones del árbol.

A partir de marzo de 2013 se tomaron, muestras de fruto maduro para la determinación de los compuestos fenólicos (flavonoides) en las distintas partes del fruto. Las partes del fruto analizadas fueron: flavedo, albedo, columnela, pulpa y zumo.

Los contenidos de flavonoides se determinaron siguiendo los protocolos que se describen a los siguientes apartados.

Extracción y determinación de Flavonoides

Para la determinación de la evolución de los flavonoides se realizó su extracción de los frutos completos. Se procedió al secado de los frutos, inmediatamente después de ser recolectados, en estufa de aire forzado a 50°C, para ser posteriormente molidos y extractados con dimetilsulfóxido (DMSO) (Castillo et al., 1992) durante 24 h, en una relación de 10 mg de peso seco/ml. Tras dejar precipitar el residuo sólido la fase líquida fue filtrada a través de filtros de jeringa con una membrana de nylon con un tamaño de poro de 0,45 μm, dispensándose en viales para su posterior análisis por Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC), en un Cromatógrafo Líquido de Hewlett Packard modelo HP-1050 (USA) acoplado a una bomba cuaternaria e inyector automático y detector array de diodos. La separación cromatográfica se llevó a cabo en fase reversa, utilizando una columna analítica C18 Spherisorb con relleno ODS (octadecilsilicio) con tamaño de partícula de 5 μm, con dimensiones de 250x4,6 mm, termostatizada a 35° C. Como fase móvil se empleo la siguiente composición en gradiente (A) agua-metanol-acetonitrilo-ácido acético (15:2:2:1, por volumen) y (B) acetonitrilo. (A) se mantuvo al 100% durante 5 minutos, tras los cuales la composición del disolvente cambio el gradiente lineal hasta 80% de (A) en 25 minutos. Se mantuvo durante 5 minutos y cambió a 100% de A en 5 minutos. Los cambios en absorbancia fueron registrados en el detector array de diodos UV/V a 280 nm para las flavanonas y 353 nm para las flavonas. Estos compuestos se caracterizaron y cuantificaron por HPLC mediante las condiciones cromatográficas descritas anteriormente, comparando las respuestas espectrales y tiempos de retención obtenidos con los correspondientes estándares externos.

Los flavonoides principales obtenidos en esos extractos se recogieron con un colector de fracciones (Pharmacia FRAC 100, Sweden) acoplado a la salida de la columna de HPLC, confirmándose sus identidades mediante sus espectros 1H NMR y 13C NMR (200 MHz) (Bruker, Germany) en dimetilsulfóxido hexadeuterado.

Para la determinación de los compuestos fenólicos en las distintas partes del fruto maduro, recién cogidos, se procedió a la separación de las distintas partes a analizar (flavedo, albedo, columnela, pulpa y zumo), siguiendo posteriormente con el procedimiento de extracción y análisis ya descrito.

Resultados y Discusión

El perfil cromatográfico correspondiente a un extracto de frutos de Sanguinelli en DMSO muestra la presencia de varios compuestos destacando un pico mayoritario cuyo tiempo de retención (tR) coincidente con el de la flavanona rutinósido hesperidina (tR = 11,7 min, máximo de absorbancia a 280 nm), y varios picos minoritarios los cuales presentan un tiempo de retención coincidente con el de la flavanona isonaringina ( tR= 10,7 min, máximo de absorbancia a 280 nm), la flavanona poncirina (tR= 14,5 min, máximos de absorbancia a 353 nm) la flavona glicosilada diosmina (tR= 12,2 min,

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máximos de absorbancia a 280 y 353 nm) la flavona polimetoxilada tangeretina (compuesto 3, tR= 19,7 min, máximos de absorbancia a 353 nm) y la flavona polimetoxilada sinensetina (compuesto 3, tR= 19,1 min, máximos de absorbancia a 280 y 350 nm)

Los compuestos se aislaron de acuerdo al método descrito en Material y Métodos. El espectro 1H NMR y 13C NMR de los compuestos fue idéntico a los obtenidos para los estándars de hesperidina, isonaringina, poncina, diosmina, tangeretina y sinensetina, respectivamente.

Evolución de flavonoides durante el desarrollo del fruto

Hesperidina es la flavanona mayoritaria detectándose los máximos niveles en frutos inmaduros con valores entorno a 13394 mg/100 g peso seco a finales de julio, descendiendo dichos niveles en frutos maduros a 3470 mg/100 g peso seco a finales de marzo. Descenso similar se observa para el resto de flavonoides detectados (Tabla 1).

Tabla 1. Variación de la concentración de flavonoides en frutos enteros de Sanguinelli, expresados en mg/100mg de peso seco.

Fecha Hesperidina Isonaringina Poncirina

28/06/2012 5690,8 ± 782 0,0 55,8 ± 0,03

23/07/2012 13394,7 ± 1198 3796,5 ± 1622 155,4 ± 0,34

03/09/2012 8731,1 ± 33 1902,1 ± 10 101,8 ± 0,04

24/09/2012 6585,3 ± 8 1678,5 ± 1 81,8 ± 0,01

23/10/2012 5037,5 ± 33 607,8 ± 7 56,5 ± 0,00

21/11/2012 3475,2 ± 786 151,3 ± 0,2 52,6 ± 0,02

18/12/2012 4732,8 ± 272 118,7 ± 0,1 50,2 ± 0,01

22/01/2013 3621,6 ± 14 60,2 ± 0,1 44,9 ± 0,01

26/02/2013 3784,8 ± 19 47,0 ± 0,01

25/03/2013 ������± 2 ���± 0,1 �� ± 0,03

Fecha Diosmina Tangeritina Sinensetina

28/06/2012 14,9 ± 0,06 0,0 0,9 ± 0,000

23/07/2012 95,6 ± 1,06 66,5 ± 0,02 15,8 ± 0,001

03/09/2012 55,0 ± 0,23 49,8 ± 0,01 13,8 ± 0,002

24/09/2012 51,7 ± 0,24 39,0 ± 0,00 9,2 ± 0,000

23/10/2012 31,3 ± 0,01 37,5 ± 0,01 8,2 ± 0,003

21/11/2012 40,4 ±0,05 28,9 ± 0,01 5,8 ± 0,001

18/12/2012 36,9 ±0,07 27,8 ± 0,00 5,5 ± 0,000

22/01/2013 23,9 ±0,00 26,5 ± 0,01 5,8 ± 0,002

26/02/2013 17,4 ±0,00 34,1 ± 0,01 7,6 ± 0,000

25/03/2013 26,2 ± 0,00 36,6 ± 0,02 8,3 ± 0,001

Se observa como la mayor síntesis de flavononas tiene lugar en las primeras etapas de crecimiento del fruto del fruto, resultados que son concordantes con los obtenidos por otros autores para diferentes especies de cítricos ( Castillo et al., 1992; Del Río et al., 1996; Manthey and Grohmann, 1996; Ortuño et al., 1999; Nogata et al., 2006; Cano et al., 2008)

1131

Distribución de flavonoides en las distintas partes del fruto.

La hesperidina fue la flavanona mayoritaria detectada tanto en flavedo, albedo, columnela y pulpa (Tabla 2), representando el 95% del total de flavonoides detectados. En zumo la flavanona mayoritaria fue isonaringina alcanzando el 69 % del total de flavonoides detectados.

Tabla 2. Variación de la concentración de flavonoides en partes de frutos enteros de Sanguinelli, expresados en mg/100mg de peso seco.

Partes del fruto

Isonaringina Hesperidina Diosmina Poncirina Sinensetina Tangeretina Flav.

totales Flavedo 368,89 1,56 3,75 15,53 389,73

Albedo 23,96 911,59 0,00 935,55

Columnela 1,84 23,37 0,54 25,76

Pulpa 27,67 979,95 0,00 1.007,62

Zumo 47,51 20,56 0,57 68,64

Total 100,98 2.304,36 1,56 1,12 3,75 15,53 2.427,30

El albedo es la parte del fruto con mayor contenido de flavonoides, encontrándose en la corteza (albedo+ flavedo) el 55% del total de los flavonoides del fruto maduro (Figura 1). Otros autores han observado que los mayores niveles de flavonides en fruto maduro se encuentran en la corteza, particularmente flavanonas glicoxiladas como la hesperidina y las flavonas polimetoxiladas (Manthey and Grohmann, 1996). Estudios realizados en zumo de naranjas sanguinas muestra valores similares de hesperidina, pero no indican la presencia isonaringina (Kelebek et al., 2008)

Figura 1. Distribución del % de flavonoides totales en las distintas partes del fruto maduro de Sanguinelli.

Conclusiones

En la naranja sanguina cv. Sanguinelli las mayores concentraciones de flavonoides (flavanonas y flavonas) se alcanzan durante la fase de desarrollo entre los meses de julio a septiembre. Cuando el fruto alcanza la maduración, las concentraciones de flavanonas en la pulpa representan el 31% del total de flavonoides del fruto. Estos resultados sugieren que el consumo de zumo de naranja sanguina puede ser beneficiosos para la salud debido a su alto contenido en flavanonas y antocianos, responsables del potencial antioxidante de estos frutos.

Agradecimientos

Este trabajo se ha financiado a través de PO-007-030, del programa operativo de fondos FEDER de la Región de Murcia.

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Qualidade de irrigação subsuperficial em duas profundidades de instalação das fitas gotejadoras

L. N. S. Santos1; I. Z. Gonçalves1; E. A. A. Barbosa1; N. F. Tuta1; D. R. C. Feitosa1; R. C. M.

Pires2; E. E. Matsura1

1 Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola; Av. Cândido Rondon, 501, Cidade Universitária, Campinas-SP, Brasil, CEP: 13083-875; e-mail do primeiro autor: nazarioss@yahoo.com.br

2 Instituto Agronômico de Campinas, Centro de Ecofisiologia e Biofísica; Avenida Barão de Itapura, 1481, Guanabara, Campinas-SP, Brasil, CEP: 13012-970

Resumo: A técnica da irrigação objetiva suprir a demanda hídrica as plantas, garantindo seu estabelecimento e alta produtividade. Entretanto, a agricultura irrigada é o setor com maior consumo de água, fato que impulsiona estudos voltados ao aumento de eficiência do uso de irrigação. Neste sentido, objetivou-se avaliar a distribuição da umidade no perfil do solo em duas profundidades de instalação da fita gotejadora em sistema de irrigação por gotejamento subsuperficial, quando cultivado com cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.). O experimento foi desenvolvido na área experimental da FEAGRI-UNICAMP, Campinas-SP, Brasil, adotando-se delineamento em blocos casualizados com três tratamentos (T1- sem irrigação; T2- instalação da fita gotejadora a 0,2 m de profundidade; T3- instalação da fita gotejadora a 0,4 m de profundidade) e três repetições, sob o cultivo de cana-de-açúcar, utilizando gotejadores com vazão de 1,0 L h-1. Foi avaliada a umidade no perfil de um Latossolo Vermelho distroférrico empregando a técnica da TDR (time domain reflectometry), utilizando sonda com comprimento de haste igual a 0,2 m instaladas no perfil do solo até 1,0 m, totalizando cinco sondas. As leituras de umidade foram realizadas antes e uma hora após cada evento de irrigação, de um total de cinco eventos de irrigação. O manejo de irrigação foi realizado a partir do balanço de água no solo, calculado pela diferença entre o teor de água presente (leituras com TDR antes da irrigação) e a capacidade máxima de armazenamento de água no solo (capacidade de campo - θcc). Em seguida foram obtidos os parâmetros: umidade inicial (θi), umidade final/pós-irrigação (θf), umidade em déficit (θdéf - umidade entre θf e a θcc), umidade em excesso (θexc - umidade acima da θcc). Conclui-se que a umidade no perfil do solo apresentou menor déficit quando aplicou-se água na fita gotejadora instalada na profundidade de 0,2 m. A ascensão capilar não contribuiu significativamente para distribuição de água acima do ponto de emissão na fita gotejadora.

Palavras clave: Time domain reflectometry; teor de água no solo; Saccharum officinarum L.; Latossolo Vermelho distroférrico.

Subsurface irrigation quality at two depths of placement of drip tapes Abstract: The technique of irrigation aims to supply the water demand of the plants, ensuring its establishment and high productivity. However, irrigated agriculture is the sector with the greatest water consumption, a fact that propels research in relation to increased efficiency in the use of irrigation. In this sense, this study aimed to assess the distribution of moisture in the soil profile at two depths installation of drip tape system in subsurface drip irrigation, when cultivated with cane sugar (Saccharum officinarum L.). The experiment was conducted in the experimental area of the FEAGRI-UNICAMP, Campinas-SP, Brazil, it was adopted a randomized block design with three treatments (T1 - non-irrigated, T2 - installation of the drip tape to 0.2 m depth; T3 - installation of the drip tape to 0.4 m depth) and three replications, under the cultivation of sugar cane, using drippers with flow rate of 1.0 L h-1. It was evaluated the soil moisture in a profile of Oxisol, using the technique of TDR (Time Domain Reflectometry), with probe of 0.2 m of length installed in the soil profile up to 1.0 m, totaling 5 probes. The soil moisture were taken before and one hour after each irrigation event, being total of five events irrigation. The irrigation management was carried out from the soil water balance, measured by the difference between the content of water present (TDR readings before irrigation) and the maximum storage capacity of water in the soil (field capacity - θcc). Thus, the following parameters were obtained: initial moisture content (θi), final moisture / after-irrigation (θf), moisture deficit (θdéf - moisture between θf and θcc), excess moisture (θexc - humidity above θcc). It was concluded that the moisture in the soil profile showed a lower deficit when applied water drip tape installed in the depth of 0.2 m. The capillary water rise did not contribute significantly to the distribution of water above of the point of emission in the drip tape.

Keywords: Time Domain Reflectometry; soil moisture; Saccharum officinarum L.; Oxisol.

1134

Introdução

A uniformidade de aplicação da água pela irrigação é fundamental na produção de sistemas agrícolas, pois há possibilidade de algumas plantas receberem maior ou menor quantidade de água, resultando em seu uso inadequado e em diferentes respostas de produção. Assim, o adequado manejo da irrigação é fundamental para suprir a necessidade hídrica da cultura, tanto no momento quanto em quantidades apropriadas.

O conceito de uniformidade de distribuição de água, introduzido por Christiansen em 1942, segundo Barreto Filho et al. (2000), refere-se à variabilidade da lâmina de água aplicada ao longo da superfície da área irrigada – considerando coeficientes estatísticos de uniformidade. Entretanto, segundo Frizzone et al. (2007), tais coeficientes não são suficientes para quantificar a variação da irrigação sobre a produção das culturas, pois não consideram os efeitos relacionados às propriedades físicas do solo e, principalmente, a distribuição espacial da água aplicada. Portanto, caso seja considerada a redistribuição de água no solo, a aplicação de água em sistema de irrigação localizado poderá alcançar maiores uniformidades (Alves et al., 2011).

Os coeficientes de uniformidade se tornam ainda mais importantes quando se observa o crescimento das áreas plantadas e dos cultivos irrigados. Dados da FAO (2011) indicam que, desde a década de 60 até os dias atuais, o uso de terras agrícolas aumentou em 12% (de 1.368 para 1.527 milhões de ha), observando aumento de 117% para áreas irrigadas (de 139 para 301 milhões de ha) e um decréscimo de 0,2% para cultivos em sequeiro (1.229 para 1.226 milhões de ha). Com esse aumento, existe, concomitantemente, um elevado consumo de água pelo setor agrícola, que, segundo dados da WWAP (2012), é da ordem de 70% do total consumido no mundo.

Os recursos hídricos precisam ser utilizados de forma eficiente, a fim de manter-se sustentável em termos ambientais. Desta forma, é fundamental que sejam elaboradas pesquisas relacionadas à estrutura da irrigação, seleção de tipos de cultivo, adequação de sistemas e do manejo de irrigação, gestão racional e integrada do uso de água, uso de águas de qualidade inferior e, ainda, avaliar a eficiência dos sistemas de irrigação já implantados. Portanto, objetivou-se avaliar a distribuição da umidade no perfil do solo em duas profundidades de instalação da fita gotejadora em sistema de irrigação por gotejamento subsuperficial, quando cultivado com cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.).

Material e Métodos

O trabalho foi conduzido no campo experimental da Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas (FEAGRI-UNICAMP), São Paulo, Brasil, sob Latossolo Vermelho distroférrico (Embrapa, 2006). O clima, segundo a classificação de Köppen, é uma transição entre Cwa e Cfa, com precipitação média anual em torno de 1424,5 mm e temperatura média anual de 22,4°C (Cepagri, 2013).

Foi utilizada a variedade RB86-7515 de cana-de-açúcar, plantada na profundidade de 0,3 m, em março de 2011, utilizando espaçamento em linha dupla de 0,4 x 1,4 m, sendo o sistema de irrigação instalado entre a menor linha dupla (0,4 m). A irrigação foi do tipo gotejamento subsuperficial, com vazão de 1,0 L h-1 e instalação das fitas gotejadoras em duas profundidades: 0,2 e 0,4 m. A água foi oriunda de um reservatório superficial próximo a área experimental. A adubação seguiu as recomendações de Rossetto et al. (2008), conforme resultado da análise química do solo.

Para monitoramento da umidade do solo e emprego do manejo de irrigação, foi utilizada a técnica da TDR (time domain reflectometry), usando sondas com comprimento de haste igual a 0,2 m instaladas verticalmente no perfil do solo até 1,0 m, totalizando cinco sondas. O manejo de irrigação adotado foi o do balanço de água no solo, sendo calculado pela diferença entre o teor de água presente no solo antes da irrigação (estimado pela técnica da TDR). Para tanto, foi utilizada a Equação de calibração obtida por Souza et al. (2001), Equação 1, onde os dados de constante dielétrica aparente do solo são

1135

transformados em teor de água do solo (% volumétrica) e a capacidade máxima de armazenamento de água (capacidade de campo a uma tensão de 20 kPa, θcc, ajustada segundo proposta de Van Genuchten, 1980 – Tabela 1). No cálculo da lâmina de água a ser aplicada, foram consideradas diferentes camadas de solo para as duas profundidades de instalação das fitas gotejadoras, ou seja, para as fitas instaladas na profundidade de 0,2 m considerou-se a camada entre 0-0,6 m; para as fitas instaladas a 0,4 m, considerou-se a camada entre 0,2-0,8 m. Isso foi necessário pela pouca ascensão capilar observada em testes preliminares.

θ = 3x10-5Ka3 – 0,0017ka2 + 0,0415Ka – 0,0603 (R = 0,98) (1)

em que:

θ = teor de água do solo (% volumétrica);

Ka = constante dielétrica aparente (adimensional).

Tabla 1. Umidade correspondente à capacidade de campo (θcc) obtida por meio da curva de retenção de água no solo, ajustada por Van Genuchten

Tensão aplicada (kPa)

Profundidade (m) – Umidade correspondente (cm3 cm-3) 0,0-0,2 (θ0-0,2) 0,2-0,4 (θ0,2-0,4) 0,4-0,6 (θ0,4-0,6) 0,6-0,8 (θ0,6-0,8) 0,8-1,0 (θ0,8-1,0)

20 0,343 0,362 0,344 0,363 0,354

Onde: θ0,0-0,2

=0,214+�0,535-0,214�

[1+(1,565*ψ)17,399]0,015 R2=0,91; θ0,2-0,4

=0,239+�0,525-0,239�

[1+(1,698*ψ)17,972]0,014 R2=0,93;

θ0,4-0,6

=0,254+�0,545-0,254�

[1+(1,550*ψ)16,574]0,021 R2=0,97; θ0,6-0,8

=0,239+�0,561-0,239�

[1+(1,567*ψ)27,444]0,010 R2=0,92;

θ0,8-1,0

=0,247+�0,553-0,247�

[1+(1,558*ψ)22,009]0,015 R2=0,95; Em que, ψ = potencial matricial (kPa). �

O delineamento experimental empregado foi em blocos casualizados (DBC), em esquema fatorial 3 x 5, sendo três manejos de aplicação de água (Tratamento 1- sem irrigação; Tratamento 2- instalação da fita gotejadora a 0,2 m de profundidade; Tratamento 3- instalação da fita gotejadora a 0,4 m de profundidade) e cinco profundidades de amostragem da umidade do solo, com três repetições. A coleta dos dados de umidade ocorreu uma hora antes e uma hora após cada evento de irrigação, compreendendo cinco eventos no decorrer da primeira soca da cana-de-açúcar (segundo ciclo) – ano agrícola de 2012-2013. Desta forma, foram obtidos os parâmetros: umidade inicial (θi), umidade final/pós-irrigação (θf), umidade em déficit (θdéf - umidade entre θf e a θcc), umidade em excesso (θexc - umidade acima da θcc).

Os resultados foram submetidos à análise de variância pelo teste F e as médias comparadas pelo teste Tukey a 5% de probabilidade utilizando o software SISVAR (Ferreira, 2011).

Resultados e Discussão

Os valores médios dos parâmetros avaliados nos diferentes manejos de aplicação de água empregados e profundidades analisadas estão apresentados na Tabela 2. Em geral, nota-se que a umidade pós-irrigação sofreu ligeiro aumento no valor para os tratamentos irrigados, principalmente nas proximidades da aplicação de água pelo gotejador. Na testemunha sem irrigação, a umidade não sofreu alterações; nos tratamentos irrigados verificou-se que a θdéf e a θexc apresentaram, como era esperado, valores inversamente proporcional, pois quando houve excesso de água (θexc) não se observou déficit (θdéf) e vice-versa. Nesse sentido, o T2 apresentou excesso de umidade em duas camadas: 0,2-0,6 m; por outro lado, o T3 proporcionou excesso em apenas uma camada avaliada: 0,4-0,6 m. Assim, como a coleta dos dados de umidade pós-irrigação ocorreu uma hora após cada evento de irrigação, pode-se

1136

inferir que a θexc, que se concentrou na região do bulbo úmido (próximo ao gotejador), pode ser distribuída uniformemente no perfil do solo.

Tabela 2. Umidade inicial, umidade final, umidade em déficit e umidade em excesso observados em irrigação do tipo subsuperficial na primeira soca da cultura da cana-de-açúcar

Prof. (m)

θi (cm3 cm-3) θf (cm3 cm-3) θdéf (cm3 cm-3) θexc (cm3 cm-3) T1 T2 T3

T1 T2 T3

T1 T2 T3

T1 T2 T3

P1 0,257

aC 0,257

aC 0,237

bC 0,257

bB 0,274

aD 0,237

cC 0,085

bA 0,068

cA 0,106

aA 0,000

aA 0,000

aC 0,000

aB

P2 0,345

aA 0,343

aA 0,312

bB

0,345 aA

0,362 aA

0,315 bB

0,012

bD 0,000

bC 0,047

aB

0,000 bA

0,004 aB

0,000 bB

P3 0,299

bB 0,344

aA 0,339

aA

0,299 bB

0,344 aAB

0,344 aA

0,045

aC 0,000

bC 0,000

bD

0,000 cA

0,042 aA

0,027 bA

P4 0,289

cB 0,339

aA 0,314

bB

0,289 cB

0,343 aB

0,325 bB

0,074 aAB

0,020 cB

0,038 bBC

0,000

aA 0,000

aC 0,000

aB

P5 0,293

bB 0,293

bB 0,314

aB

0,293 bB

0,293 bC

0,328 aAB

0,058 aBC

0,060 aA

0,025 bC

0,000

aA 0,000

aC 0,000

aB Prof. = profundidade de solo avaliada; P1= camada de solo avaliada entre 0-0,2 m; P2= camada de solo avaliada entre 0,2-0,4 m; P3= camada de solo avaliada entre 0,4-0,6 m; P4= camada de solo avaliada entre 0,6-0,8 m; P5= camada de solo avaliada entre 0,8-1,0 m; θi = umidade inicial; θf = umidade final/pós-irrigação; θdéf = umidade em déficit; θexc = umidade em excesso; T1= Tratamento 1; T2= Tratamento 2; T3= Tratamento 3; médias seguidas pela mesma letra minúscula na linha e maiúscula na coluna não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey, em nível de 5% de probabilidade

Comparando-se os Tratamentos 2 e 3, nota-se que houve diferença significativa entre θdéf no perfil do solo, com os valores médios do T2 sendo significativamente menores que as médias do T3, exceto para profundidade 0,4-0,6 m (Tabela 2). Dessa forma, pode-se afirmar que o manejo desenvolvido no T2 foi mais apropriado para manter a umidade no perfil do solo sempre próximo à θcc e, ainda, reduzindo o teor de água na camada superficial (0-0,2 m) e na camada mais profunda (0,8-1,0 m). Assim, o T2 mostrou-se mais eficiente ao apresentar algumas das características preconizadas pelo método de irrigação subsuperficial: reduzir as perdas por evaporação (Dalri e Cruz, 2008; Gava et al., 2008), reduzir a germinação de sementes de ervas daninhas e aumentar a flexibilidade do uso de maquinário agrícola (Souza et al., 2007; Barros et al., 2009), além de minimizar os riscos de percolação de água no perfil do solo. Vale ressaltar que o manejo desempenhado no T3 apresentou as mesmas características apresentadas pelo T2, entretanto, como sua θdéf foi baixa na última camada amostrada (0,8-1,0 m), há possibilidade de ocorrer percolação profunda. Souza et al. (2007) comparando o sistema de irrigação por gotejamento superficial com o gotejamento subsuperficial, observaram um deslocamento da umidade em profundidade no perfil do solo, que, ao ultrapassar os limites de extração de água e nutrientes do sistema radicular, pode resultar em percolação profunda de água.

Ao analisar o perfil de déficit de água no solo (0-1,0 m) pós-irrigação, verificou-se que ainda seria necessário aplicar um volume médio de água para elevar a umidade do solo até a θcc de 0,274, 0,148 e 0,216 cm3 cm-3 para o T1, T2 e T3, respectivamente. Pôde-se perceber que a maior contribuição para o déficit de água no solo é devido à primeira (0-0,2 m) e última camada (0,8-1,0 m) para T2 e nas duas camadas superficiais (0-0,4 m) para T3, demonstrando que a ascensão capilar no solo em estudo apresenta pouca contribuição na distribuição de água no perfil do solo.

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Conclusão

A umidade no perfil do solo apresentou menor déficit quando aplicou-se água na fita gotejadora instalada na profundidade de 0,2 m. A ascensão capilar não contribuiu significativamente para distribuição de água acima do ponto de emissão na fita gotejadora.

Agradecimentos

À FAPESP, pela concessão da bolsa de estudos em nível de doutorado (Processo nº 2010/15382-8) e financiamento (Processo nº 2011/07301-0).

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I. Z. Gonçalves1, L. N. S. Santos1, N. F. Tuta1, E. A. A. Barbosa1, D.

R. C. Feitosa1 e E. E. Matsura1

1Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola, Av. Cândido Rondon, 501 - Barão Geraldo, CEP:13083-875 – Campinas,SP - Brasil: ivo.zution@gmail.com, nazarioss@yahoo.com.br,

natalia1_t@yahoo.es, Eduardo.agnellos@gmail.com, Daniel.feitosa@yahoo.com.br, eematsura@gmail.com Resumo

A água é um fator importante na produção agrícola, uma vez que o estresse hídrico resulta em baixa assimilação de CO2 pelas plantas comprometendo o rendimento das culturas. Com o objetivo de avaliar as trocas gasosas na cultura da cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) irrigada via gotejamento subsuperficial em duas profundidades de instalação da fita gotejadora, foi realizado um estudo na área experimental da Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas (FEAGRI-UNICAMP), Campinas – SP, Brasil, em um Latossolo vermelho distroférrico num delineamento em parcelas subdivididas, sendo nas parcelas o tempo (antes e após a irrigação) e nas subparcelas a profundidade de instalação da fita gotejadora (0,20 m; 0,40 m e sem irrigação) em 4 repetições. O clima foi classificado como subtropical/tropical de altitude, com temperatura média anual de 22,3 ºC, umidade relativa 62% e pluviometria de 1425 mm. As avaliações foram efetuadas na fase de intenso crescimento vegetativo da cana soca, variedade RB86-7515, coletando-se os dados das 12:00 horas às 14:00 horas, na folha +2 completamente exposta ao sol, com um analisador de gás a infravermelho com radiação ajustada em 2000 μmol m2 s-1, monitorando os parâmetros: fotossíntese líquida, condutância estomática, transpiração, carbono intracelular e eficiência no uso da água. A umidade do solo foi monitorada até 1 m no perfil do solo utilizando a técnica da TDR. Em seguida, os dados foram submetidos ao Teste F da análise de variância e, quando significativo, comparados com o teste de Tukey a 5% de probabilidade. Em relação ao período antes e após a irrigação, a condutância estomática e a transpiração foram significativamente maiores após a irrigação apenas para 0,20 m, já a fotossíntese foi maior para ambos os tratamentos irrigados. O carbono intracelular foi menor após a irrigação para 0,40 m. A eficiência no uso da água não foi significativa. Em relação à profundidade de instalação da fita gotejadora, os tratamentos não diferiram significativamente, entretanto, em relação ao não irrigado, os tratamentos irrigados apresentaram médias sempre maiores para transpiração, fotossíntese e condutância estomática. Dessa forma, conclui-se que as trocas gasosas são maiores após a irrigação, sendo a profundidade de instalação do tubo gotejador a 0,20 ou 0,4 m pouco se diferiu sobre os atributos avaliados.

Palavras chave: Fotossíntese; analisador de gases infravermelho; Saccharum officinarum L.

Gas exchange in sugarcane crop irrigated in different depths of drip tape installation under subsurface drip irrigation

Abstract

Water is an important factor in agricultural production, once the water stress results in low CO2 assimilation by plants affecting crop yields. With the objective of evaluating the gas exchanges in the sugarcane crop (Saccharum officinarum L.) irrigated via subsurface drip irrigated at two depths installation of drip tape, a study was conducted in the experimental area of the Faculty of Agricultural Engineering, State University of Campinas (FEAGRI-UNICAMP), Campinas - SP, Brazil, in a Oxisol in a split plot design, being the plots the time (before and after irrigation) and subplots the depth of installation of the drip tape (0.20m; 0.40 m and non-irrigated) infour replications. The climate was classified as subtropical/tropical of altitude, with an average annual temperature of 22.3 ºC, relative humidity of 62% and rainfall annual total of 1425 mm. The evaluations were performed at the stage of intense vegetative growth of ratoon cane, variety RB86-7515, collecting data from 12:00 hours to 14:00 hours, in the leaf +2 completely exposed to the sun, with an infrared gas analyzer with radiation adjusted in 2000micromol m2s-1 monitoring parameters: liquid photosynthesis,stomatal conductance, transpiration, intracellular carbon and efficiency water use. Soil moisture was monitored up to 1 m in the soil profile using the TDR technique. Then, the data were submitted to Test F analysis of variance, and when significant, compared with the Tukey test at 5% probability. Regarding the time before and after irrigation, stomatal conductance and transpiration were significantly higher after irrigation to only 0.20 m, however,

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photosynthesis was higher for both irrigated treatments. The intracellular carbon was lower after irrigation to 0.40 m. The efficiency of water use was not significant. Regarding the depth of burial of drip tape, the treatments did not differed significantly, however, compared to non-irrigated, irrigated treatments had averages always greater for transpiration, photosynthesis and stomatal conductance. Thus, it was concluded that gas exchange are higher after the irrigation, and the depth of installation of the drip tape to 0.20 or 0.4 m little among themselves about the attributes evaluated.

Keywords: Photosynthesis; infrared gas analyzer; Saccharumofficinarum L.

Introdução e Justificativa

O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, sendo o Estado de São Paulo responsável por mais da metade da área plantada no país segundo estimativas de 2012/2013 (CONAB, 2012). Entretanto, a produtividade da cultura canavieira no país é considerada baixa, influenciadas principalmente por precipitações insuficientes ou mal distribuídas ao longo dos ciclos de cultivo.

O estresse hídrico reduz a área foliar, causa a abscisão das folhas reduzindo significativamente a condutância estomática, transpiração, fotossíntese líquida e a eficiência no uso da água, comprometendo o pleno desenvolvimento da cultura da cana-de-açúcar e reduzindo a produtividade (Taiz e Zeiger, 2009).

Com isso, a técnica da irrigação faz-se necessário, visto que a cana-de-açúcar quando irrigada comparada aos cultivos sem irrigação apresentam maiores rendimentos (Barbosa et al., 2012). Todavia, a agricultura irrigada atualmente no Brasil é o setor de maior demanda por água, responsável por 54% do uso consuntivo (ANA, 2012), dessa forma, é importante que sejam utilizados métodos de irrigação mais eficientes, visto que os recursos hídricos para tal pratica muitas vezes são escassos e ainda outorgados por lei.

O sistema de irrigação por gotejamento subsuperficial (IGS) em relação aos sistemas superficiais apresenta algumas vantagens por ter as fitas gotejadoras instaladas abaixo da superfície do solo, reduzindo as perdas da evaporação da agua minimizando as perdas hídricas (Parkes et al., 2010), enquanto uma porção superficial do solo é mantida relativamente seca minimizando o desenvolvimento de plantas daninhas, além disso, como a água é aplicada diretamente na zona radicular, a eficiência no uso da água e nutrientes via fertirrigação é maior.

Entretanto, a profundidade de instalação da fita gotejadora pode influenciar nas trocas gasosas na cultura da cana-de-açúcar, pois a distribuição de seu sistema radicular não é uniforme no perfil do solo, segundo Segato et al. (2006) afirmam que o sistema radicular da cana-de-açúcar é altamente ramificado do tipo fasciculado, onde 60% se encontra a 0,20-0,30 m de profundidade e 85% se concentra a 0,50 m.

Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar as trocas gasosas na cultura da cana-de-açúcar antes e após a irrigação via gotejamento subsuperficial com as fitas gotejadoras instaladas em diferentes profundidades no perfil do solo.

Material e Métodos

O estudo foi realizado no campo experimental da Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas, FEAGRI/UNICAMP, Campinas, SP, Brasil, localizado nas coordenadas geográficas: Latitude 22°53’S e Longitude 47°05’W a uma altitude de 620 m.

Segundo a classificação climática de Köppen o clima da cidade de Campinas é Cwa/Cfa, ou seja, clima subtropical/tropical de altitude, com temperatura média anual de 22,3 ºC, umidade relativa media anual de 62% e pluviometria total anual de 1425 mm. O solo da área experimental foi classificado como Latossolo Vermelho distroférrico (EMBRAPA, 2006).

A variedade adotada da cana-de-açúcar foi a RB867515 plantada em maio de 2011 a 0,30 m de profundidade distribuídas de 15 a 18 gemas por metro linear em linhas duplas espaçadas entre si 0,40

1140

m e entre as fileiras duplas 1,80 m, sendo o primeiro corte feito em setembro de 2012 dando origem a primeira soca, alvo do presente estudo.

O delineamento experimental adotado foi em parcelas subdivididas no tempo, sendo nas parcelas o tempo (antes e após a irrigação) e nas subparcelas a profundidade de instalação da fita gotejadora do sistema de irrigação (0,20 ou 0,40 m) com 4 repetições.

O sistema de irrigação adotado foi do tipo gotejamento subsuperficial, aplicando-se agua de reservatório superficial no centro das linhas duplas nas profundidades (h) de 0,20 ou 0,40 m (Figura 1).

Figura 1. Instalação das fitas gotejadoras nas profundidades de 0,20 ou 0,40 m

O tubo gotejador utilizado foi autocompensante, com espaçamento entre emissores de 0,55 m com vazão de 1,0 L h-1. O manejo da irrigação foi realizado através do balanço da água no solo através do monitoramento do seu teor utilizando-se a técnica TDR (reflectometria no domínio do tempo) com as sondas calibradas com as características do solo (Souza et al., 2001), sendo instaladas até 1 m no perfil do solo a cada 0,20 m de profundidade. As irrigações eram realizadas até elevar a umidade do solo até a capacidade de campo duas vezes na semana, salve quando ocorriam altas precipitações.

A medição de trocas gasosas foram realizadas no quarto mês de cultivo da cana-de-açúcar após a rebrota do corte da cana planta, realizadas com analisador de gases infravermelho portátil (IRGA), modelo LCPro SD Analyser (ADC BioScientific Limted, UK), com área de câmera de 0.00058 m2.

Os parâmetros de trocas gasosas analisados foram fotossíntese liquida (A, μmol m-2 s-1), condutância estomática (Gs, mol m-2 s-1), transpiração foliar (E, mmol H2O m-2 s-1), concentração intracelular de CO2 (Ci, μmol CO2 mol-1), e também foi calculada a eficiência no uso da água (EUA = A E-1). As medições foram realizadas no terço médio do limbo foliar, em folhas não sombreadas e fisiologicamente maduras (+2), das 12:00 ás 14:00 horas, com radiação ajustada em 2000 μmol m-2 s-1

utilizando-se um simulador de radiação acoplado ao IRGA. A medida foi feita um dia antes e um dia após a irrigação, sendo as plantas identificadas para serem analisadas as mesmas folhas durante as medidas para todos os tratamentos.

Os dados foram submetidos ao teste F da análise de variância, e quando a interação entre os fatores tempo (antes e depois da irrigação) e profundidade de instalação da fita gotejadora (0,20 e 0,40 m) foram significativos, foi efetuado o desdobramento dos mesmos e aplicado o teste de Tukey a 5% de probabilidade.

1141

Resultados e Discussão

Segundo o teste F da análise de variância, a condutância estomática (Gs), fotossíntese líquida (A), transpiração (E) e carbono intracelular (Ci) apresentaram interação significativa (Figura 2), já a eficiencia no uso da água não foi significativa.

Figura 2. Condutância estomática (Gs), fotossíntese líquida (A), transpiração (E) e carbono

intracelular (Ci) antes e após a irrigação nas diferentes profundidades de instalação da fita gotejadora. Médias seguidas por mesma letra maiúscula na profundidade de instalação da fita gotejadora e minúscula no tempo não diferem entre si ao nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey

Em relação ao tempo antes e após a irrigação dentro de cada profundidade de instalação da fita gotejadora, foi observado que, para ambas as profundidades de instalação, a fotossíntese líquida foi maior após a irrigação em relação ao tempo anterior estatisticamente, com exceção do tratamento sem irrigação. Este resultado se deve a maior disponibilidade de água no solo após a irrigação principalmente nas camadas mais superficiais (Tabela 1), proporcionando a abertura estomática devido à turgência das células guardas nos estômatos e, dessa forma, aumentando a entrada de CO2

atmosférico, resultando em aumento na fotossíntese líquida.

Tabela 1. Teor de umidade volumétrica no perfil do solo

CAMADA (cm)

SEM IRRIGAÇÃO IRRIGAÇÃO A 0,20 m IRRIGAÇÃO A 0,40 m Umidade antes (%)

Umidade depois (%)

Umidade antes (%)

Umidade depois (%)

Umidade antes (%)

Umidade depois (%)

0-10 27,73 27,10 26,49 27,64 27,32 29,61 0-20 29,88 29,20 29,60 31,40 29,69 30,49

20-40 31,00 30,66 30,63 33,94 31,89 34,37 40-60 35,22 34,57 35,26 35,60 35,30 35,26 60-80 36,12 35,71 34,29 34,36 33,02 33,67

80-100 34,78 34,75 29,44 29,10 35,63 34,72

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Profundidade fita gotejadora

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Ab Ab Ba Aa

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Aa

Aa

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Aa Aa Aa Ab

Aa

Aa Aa

Aa Aa

Aa

Aa

Aa

Ab

1142

Ainda em relação à fotossíntese, ao analisar às diferentes profundidades de instalação da fita gotejadora dentro do mesmo tempo, não houve diferença significativa entre os tratamentos irrigados, mas estes,por sua vez, diferiram em relação ao não irrigado, sendo que este ultimo apresentou uma umidade média do solo menor em relação a ambas as parcelas irrigadas após a irrigação. Este resultado demonstra que para a fotossíntese líquida, as aplicações de água nas diferentes profundidades de instalação da fita gotejadora não diferiram entre si significativamente, pois a umidade do solo para ambas as profundidades foram suficientes para atender o metabolismo fotossintético das plantas após a irrigação (Tabela 1).

Em relação à transpiração e a condutância estomática, apenas quando a água foi aplicada na profundidade de 0,20 m foram observados maiores valores, estatisticamente, em relação ao período antes da irrigação, provavelmente devido a maior concentração de raízes nesta camada, e assim, tendo uma maior absorção da água pelas plantas. Entretanto, quando a água foi aplicada a 0,40 m apresentou uma transpiração numericamente superior ao período antes da irrigação e, ainda, para ambas as profundidades foram superiores ao não irrigado após a irrigação.

Para o carbono intracelular, seus valores foram sempre menores após a irrigação, devido as maiores taxas fotossintéticas observadas nos tratamentos irrigados e, dessa forma, não acumulando carbono entre as células no mesófilo foliar. Entretanto, resultados significativos ocorrem apenas em relação a profundidade a 0,40 m após a irrigação em relação ao tempo anterior.

Resultados similares foram encontrados por Gonçalves et al. (2010) e Sales et al. (2012) estudando as trocas gasosas na cultura da cana-de-açúcar, que verificaram que os tratamentos com água disponível no solo, apresentaram maiores valores de fotossíntese, transpiração e condutância estomática em relação aqueles cultivados com restrição hídrica, devido a importância da água para o metabolismo da cultura.

Conclusão

A fotossíntese é maior quando a cana-de-açúcar é submetida à irrigação, mas não apresenta diferença significativa entre as profundidades de aplicação da água a 0,20 m e 0,40 m. A transpiração e a condutância estomática são maiores após a irrigação apenas quando a água é aplicada na profundidade de0,20 m. A profundidade de instalação da fita gotejadora a 0,20 ou 0,4 m pouco diferiram entre si sobre as trocas gasosas.

Agradecimentos

A Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) pelo financiamento e bolsa de estudos.

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Taiz, L., Zeiger, E. (2009). Fisiologia vegetal. (4thed.). Porto Alegre: Artmed.

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Produção e caracterização físico-química de bebidas a base de amendoim enriquecidas com polpas de goiaba e umbu

Esther Maria Barros de Albuquerque1, Francisco de Assis Cardoso Almeida1, Niédja Marizze

Cézar Alves2, Josivanda Palmeira Gomes1, Jaime José da Silveira Barros Neto3, Chirlaine Cristine Gonçalves3

1 Universidade Federal de Campina Grande, esther_barros@hotmail.com

2 Universidade Federal do Mato Grosso 3Instituto Federal de Sergipe

Resumo

O amendoim, pertencente à família Leguminosae, é uma das principais oleaginosas produzidas no mundo, onde ocupa o quarto lugar depois da soja, do algodão e da colza. O interesse e a busca do consumidor por alimentos mais saudáveis propiciam um rápido crescimento do segmento da indústria de alimentos, que visa contribuir para o alcance de uma dieta de melhor qualidade. De acordo com a Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação (FAO), nos dias de hoje, 15 espécies de plantas são responsáveis por cerca de 90% de toda a dieta humana, dentre elas se encontra o amendoim. Um dos principais problemas encontrados nos países em desenvolvimento é a deficiência do consumo de proteínas por parte da população carente, quadro que exige política de incentivo no consumo de proteína vegetal, de baixo custo e de boa qualidade. Como alternativa a esse problema,estudaram-se técnicas que vieram permitir a produção de duas bebidas a base de amendoim, por sua adequada fonte de proteína,ampla oferta e baixo custo. Neste contexto, procurou-se com o presente trabalhoestudar o comportamento das propriedades físico-químicas (proteína bruta e cinzas) do “leite de amendoim” enriquecido com polpa de umbu e um outro com polpa de goiaba, bem como o armazenamento das bebidas em temperatura de -18 ºC, durante 150 dias, com leituras dos componentes físico-químicos a cada 30 dias.Os resultados do teor de proteína para a bebida formulada com a polpa de umbu revelam que esta, inicialmente, apresentou-se superior àquela formulada com polpa de goiaba, porém, a partir do 120º dia de armazenamento verifica-se que o teor de proteína da bebida formulada com polpa de goiaba superou, estatisticamente, o da polpa de umbu. Quanto ao teor de cinzas, a bebida formulada com polpa de goiaba superou, estatisticamente, àquela formulada com polpa de umbu.

Palavras chave: Arachis hypogaea, caracterização química, armazenamento

Production and physicochemical characterization of peanut-based drinks enriched with pulp of guava and umbu

Abstract

The peanut, belonging to the family Leguminosae, is a major oilseeds produced in the world, where it occupies the fourth place after soybean, cotton and rapeseed. The interest of the consumer and the search for healthier foods provide a fast-growing segment of the food industry, contributing to the achievement of a higher quality diet. According to the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), today, 15 species of plants are responsible for about 90% of the human diet, among them is peanuts.One of the main problems encountered in developing countries is the deficiency of the protein consumption by the poor, demanding a policy of encouraging the consumption of vegetable protein, low cost and good quality. As an alternative to this problem, were studied techniques that enabled the production of two peanut-based drinks, by a suitable protein source, a broad offering and low cost. In this context, we tried with this work, studying the behavior of physicochemical properties (crude protein and ash) from the \\\"peanut milk\\\" enriched with umbu pulp and another with guava pulp, as well as the storage of beverages at a temperature of -18 º C for 150 days, with readings of physical and chemical components every 30 days. The results of the protein to the beverage

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formulated with the umbu pulp show that this, initially, appeared higher than that formulated with guava pulp, however, from the 120th day of storage shows that the protein content of drink made with guava pulp surpassed, statistically, the umbu pulp. As for the ash content, the drink made with guava pulp surpassed, statistically, to that formulated with umbu pulp.

Keywords: Arachis Hypogaea, Chemical Characterization, storage

Introdução

Em razão do crescimento acelerado da população carente nos últimos anos, o Brasil se tem dedicado, sobremaneira, à utilização de alimentos alternativos para o combate à fome, especialmente da população de baixa renda. O interesse e a busca do consumidor por alimentos mais saudáveis propiciam um rápido crescimento do segmento da indústria de alimentos, que visa contribuir para o alcance de uma dieta de melhor qualidade (Katz, 2000). Como alternativa a esse problema, tem-se utilizado a soja por sua adequada fonte de proteína, ampla oferta e baixo custo. No entanto, a diversificação da alimentação, a partir da inclusão de outras leguminosas como o amendoim (Arachis hypogaea), pode ajudar a minimizar essa carência, além de enriquecer a dieta (Pettri, 2010). De acordo com a Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação (FAO), nos dias de hoje, 15 espécies de plantas são responsáveis por cerca de 90% de toda a dieta humana, dentre elas se encontra o amendoim. Alguns alimentos como fonte alternativa na elaboração de produtos para a alimentação humana, na forma de extrato aquoso já foram bastante estudados. Assim, a formulação de bebidas mistas prontas para beber a base de vegetais pode ser utilizada com intuito de melhorar as características nutricionais de determinados produtos (Jain e Khurdiya, 2004), pela complementação de nutrientes fornecidos por vegetais diferentes, como por exemplo, amendoim mais goiaba, amendoim mais umbu, entre outras. Outros produtos derivados do amendoim, como pasta de amendoim, estão sendo priorizados pela ONU para serem distribuídos no Haiti, principalmente entre as crianças, as mais afetadas pela falta de abastecimento no país “É um alimento bastante energético e com rápida ação no organismo, pois concentra três fontes de calorias: amendoim, açúcar e óleo” (Pro-amendoim, 2010). Neste contexto, com o presente trabalho, estudou-se o comportamento das propriedades físico-químicas (proteína bruta e cinzas) do “leite de amendoim” enriquecido com polpa de umbu e um outro com polpa de goiaba, bem como o armazenamento das bebidas em temperatura de -18 ºC, durante 150 dias, com leituras dos componentes físico-químicos a cada 30 dias.

Material e Métodos

O experimento foi realizado no Laboratório de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas (LAPPA) da Unidade Acadêmica de Engenharia Agrícola (UAEA) do Centro de Tecnologia e Recursos Naturais (CTRN), da Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), juntamente com a Universidade Estadual da Paraíba (UEPB), em Campina Grande, PB. As sementes de amendoim (Arachis hypogaea L.) utilizadas nos experimentos provieram de supermercados localizados na cidade de Campina Grande, PB. As polpas de frutas de umbu (Spondias tuberosa Arr. Cam.) e da goiaba (Psidium guajava L.) foram adquiridas comercialmente em uma indústria de polpa de frutas na cidade de Campina Grande, PB, onde provieram congeladas. As polpas ao chegarem no laboratório foram homogeneizadas e reembaladas em sacos de polietileno de baixa densidade. Uma parte foi caracterizada quanto a umidade, extrato seco, pH, acidez, cinzas e sólidos solúveis e outra parte foi armazenada em freezer a – 18 ºC, até o momento de serem utilizadas nos experimentos. O extrato de amendoim (leite de amendoim) foi obtido em uma máquina desenvolvida pelo LAPPA, para esta finalidade, denominada vaca mecânica (Figura 1), em que se estudaram extratos provenientes de amendoim sem casca. A elaboração da bebida consistiu na adição de polpa de umbu ou goiaba, ao extrato do amendoim na concentração 1:8 (grão/água). A bebida foi acondicionada em frascos de politereftalato de etileno (PET) e armazenadas em temperatura de -18 ºC durante 150 dias. A cada 30 dias, as amostras eram avaliadas em triplicata quanto à proteína bruta e

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cinzas, de acordo com as recomendações do Instituto Adolfo Lutz (2008). Os resultados foram analisados através do Programa Computacional Assistat (Silva e Azevedo, 2006), versão 7.4. beta, em um delineamento inteiramente casualizado (DIC). As médias foram comparadas pelo o teste de Tukey a 5% de probabilidade.

Figura 1. Vaca mecânica

Resultados e Discussão

Na Tabela 1 se encontram os resultados referentes à influência da interação polpa com tempo de armazenamento sobre o teor de proteínas. Os resultados obtidos para cada polpa ao longo da armazenagem revelam que a formulação com polpa de umbu decresceu, uniformemente, ao longo do armazenamento, encontrando igualdade estatística a partir do 90º dia. Para a formulação com polpa de goiaba notou-se igualdade estatística para todos os días de análises, com exceção do 30º dia, quando este apresentou o maior teor de proteína; no entanto, quando se analisam os resultados das duas polpas dentro de cada dia de análise (coluna) verifica-se que, inicialmente, a formulação com polpa de umbu apresentou teor de proteína superior ao da goiaba, porém, a partir do 120º dia, verifica-se que o teor de proteína da formulação com polpa de goiaba superou estatisticamente o da polpa de umbu. Abreu et al. (2007), obtiveram, em estudo com bebida à base de soja enriquecido com frutas tropicais, teores de proteína variando de 0,06 a 0,37%, sendo maior na bebida contendo extrato de soja puro. De acordo com Burker et al. (1979), citado por Kouone et al. (2005), os valores obtidos para o extrato de amendoim (1:8 p/v) apresentaram-se com 2,8% de proteínas. Lousada Junior et al. (2005), analisando subprodutos de abacaxi (Ananas comosus L.), acerola (Malpighia glabra L.) e goiaba (Psidium Guayaba L.), encontraram valores elevados de proteínas, 8,4%, 10,5% e 8,5% respectivamente. Essas diferenças de dados podem estar relacionadas a diversas causas, como por exemplo: a localização do pomar, a pluviosidade, a luminosidade, entre outros fatores, os quais influenciam diretamente ou indiretamente no desenvolvimento de cada variedade e consequentemente em seus constituintes. Para Sousa et al. (2011) as frutas de uma forma geral não são fontes potenciais de proteínas, entretanto, parece que esse macronutriente se encontra predominantemente nas cascas e sementes das frutas.

Tabela 1. Influência da interação polpa com o tempo de armazenamento sobre proteínas presente no extrato de amendoim enriquecido com polpa de goiaba e umbu, em diferentes formulações

Polpa Tempo de armazenamento (dias)

30 60 90 120 150 Umbu 2,3550 aA 1,7033 aB 1,4483 aC 1,4667 bC 1,4900 bC Goiaba 2,2000 bA 1,5967 aB 1,5717 aB 1,6150 aB 1,6633 aB DMS - colunas: 0,1430; e linhas: 0,2020

1147

Médias seguidas da mesma letra minúscula nas colunas e maiúsculas nas linhas, não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade

Na Tabela 2 se encontram os resultados referentes à influência da interação polpa com tempo de armazenamento sobre o teor de cinzas. Os resultados obtidos para cada polpa ao longo da armazenagem revelam que a formulação com polpa de umbu cresceu ao longo do armazenamento; para a formulação com polpa de goiaba, houve um decréscimo no teor de cinzas, até o 120º dia; entretanto, quando se analisam os resultados das duas polpas dentro de cada dia de análise (coluna) verifica-se uniformidade estatística dos resultados quanto ao teor de cinzas para ambas as polpas, tendo a polpa de goiaba superado estatisticamente o teor de cinzas do umbu, durante todo o período do armazenamento. A composição química do extrato de amendoim, obtido por Isanga e Zhang (2007), revelaram um teor de cinzas de 0,27%. Sousa et al. (2011) caracterizaram nutricionalmente os resíduos de polpas de frutas tropicais e observaram que o resíduo da polpa de goiaba foi o que obteve maior percentual de cinzas (0,72%) frente as demais. Segundo Lima et al. (2003), o valor encontrado para cinzas em polpa de umbu in natura, foi de 0,22%. Pode-se destacar, assim, que a polpa de goiaba apresenta teor de cinzas maior quando comparada com o umbu.

Tabela 2. Influência da interação polpa com tempo de armazenamento sobre cinzas presente no extrato de

amendoim enriquecido com polpa de goiaba e umbu, em diferentes formulações

Polpa Tempo de armazenamento (meses)

30 60 90 120 150 Umbu 0,1300 bD 0,1417 bCD 0,1550 bC 0,1733 bB 0,2250 bA Goiaba 0,3433 aA 0,2350 aC 0,2000 aD 0,2133 aD 0,2617 aB DMS - colunas: 0,0129; e linhas: 0,0182

Médias seguidas da mesma letra minúscula nas colunas e maiúsculas nas linhas, não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade

Conclusão

O teor de proteínas da bebida formulada com polpa de goiaba apresenta igualdade estatística durante o período de armazenamento, a exceção do primeiro dia de análise.

A medida que o tempo avança, há uma diminuição no teor de proteínas da bebida formulada com polpa de umbu, não diferindo estatisticamente a partir do 90º dia de análise.

Constata-se que a bebida formulada com polpa de goiaba apresenta teor de cinzas superior quando comparada com a formulação de umbu, durante todo o período de armazenamento.

A bebida formulada com polpa de umbu apresenta um acréscimo uniforme do teor de cinzas ao longo do armazenamento.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelo suporte financeiro a esta pesquisa e pela concessão da bolsa de estudo, e à Universidade Federal de Campina Grande e a Universidade Estadual da Paraíba pelo apoio.

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1149

Isotermas de equilíbrio higroscópico da torta de mamona

Sousa. Marcondes Barretos de1, Cavalcanti Mata. Mario Eduardo R. M.1, Duarte, Maria Elita1, Dantas. Luis Antonio1

1 Universidade Federal de Campina Grande, Rua Aprígio Veloso, 882. CEP 58429-140, Campina Grande, PB, Brasil, e-mail: e-mail; mcavalcantimata@gmail.com

Resumo

A torta de mamona é o principal subproduto da cadeia produtiva da mamona, que é proveniente da extração do óleo das sementes pelo processo mecânico de prensagem. Logo após a extração, a torta de mamona é seca e desintoxicada, quando então é armazenada para diferentes fins como é o caso do seu aproveitamento para ração animal. A torta por ser uma material higroscópico, está sujeito a alterações de seu teor de água, de acordo com a condições climáticas, razão pela qual é importante o conhecimento de suas isotermas de equilíbrio higroscópico. Assim sendo, este trabalho teve como objetivo determinar a higroscopicidade da torta de mamona “in natura” nas temperaturas de 15, 25, 35 e 45oC com umidade relativa do ar de 10, 30, 50, 70 e 90%. Os modelos matemáticos utilizados para descrever o processo higroscópico da torta de mamona foram os propostos por Henderson, Thompson, Chung-Pfost e Cavalcanti Mata. Com os resultados obtidos pode-se concluir que dentre os modelos estudados os que melhor representam as isotermas de equilíbrio higroscópico da torta de mamona é o modelo de Cavalcanti Mata, pois ele tem um coeficiente de determinação superior a 99,0% e desvios percentuais médios inferior a 0,19.

Palavras chave: Ricinus communis L., dessorção, teor de água de equilíbrio

Equilibrium hygroscopic isotherms of pie castor

Abstract

The pie castor bean is the main by-product of castor oil production chain, which is derived from the extraction of oil from seeds by mechanical pressing. Shortly after extraction, the pie castor beans is dry and detoxified when then is stored for different purposes such as its use for animal feed. The pie castor for being a hygroscopic material is subject to changes in moisture content, according to the weather conditions, which is why it is important to know their equilibrium moisture isotherms. Therefore, this study aimed to determine the hygroscopicity of pie castor bean "in natura" at 15, 25, 35 and 45 ° C with relative humidity of 10, 30, 50, 70 and 90%. The mathematical models used to describe the process of hygroscopic the pie castor bean were proposed by Henderson, Thompson, Chung-Pfost and Cavalcanti Mata. With these results we can conclude that among the studied models that best represent the isotherms of equilibrium moisture content the pie castor bean is the model Cavalcanti Woods, because he has a coefficient of determination greater than 99,0% and average percentage deviations less than 0,19.

Keywords: Ricinus communis L., desorption, equilibrium moisture content.

Introdução

A mamona é uma planta que tem grande potencial de ser cultivada em amplas áreas do território brasileiro, em razão de apresentar expressiva resistência à seca, exigência em calor e luminosidade, além de se adaptar perfeitamente ao clima semiárido (Cartaxo et al., 2004). Além disto, a multiplicidade de aplicações industriais de seu óleo e do valor agregado da torta como fertilizante orgânico e suplemento proteico para alimentação animal, quando desintoxicados, situa a mamona entre as oleaginosas tropicais mais importantes (Fornazieri Júnior, 1986).

1150

De acordo com Beltrão (2002) poder-se-á cultivar cerca de até 6,0 milhões de hectares por ano com mamona no Nordeste, com produção total de resíduos de aproximadamente 3,0 milhões de toneladas. Com esta quantidade provável de torta de mamona torna-se necessário oferecer, a este resíduo, um destino ambientalmente correto uma vez que o uso deste material como adubo orgânico e/ou concentrado para ração animal se vem destacando, segundo diversos pesquisadores; nos dois casos, é imprescindível o processo de desintoxicação.

Beltrão et al. (2003) afirma que se desintoxicada a torta da mamona tem elevado valor nutritivo, sendo rica em proteínas (41,5%), fibras (32,8%), materiais minerais (7,6%), gorduras (2,6%) teor de água (17.1%), podendo ser usada como alimento. Contudo, este material deve ser armazenado para ser usado durante todo um sistema de cadeia produtiva. Como este material biológico é também um produto higroscópico, ou seja, absorve ou perde água para o meio ambiente de acordo com a temperatura e a umidade relativa do ar.

O estudo da higroscopicidade de água pode ser feito através das isotermas de sorção e dessorção. Uma isoterma é uma curva onde o teor de água cresce com o aumento da umidade relativa do ar para uma temperatura específica. Esta relação depende da composição química dos alimentos e é composto de uma família de curvas.

Assim, diante do exposto, este trabalho teve como objetivo determinar as curvas de equilíbrio higroscópico da torta de mamona, através das curvas de dessorção para as temperaturas de 15, 25, 35 e 45ºC, utilizando o método gravimétrico estático na faixa de umidade relativa de 10 a 90%.

Material e Métodos

A torta de mamona, subproduto da mamona, foi obtida a partir da prensagem das sementes, na Empresa Bom Brasil, localizada em Salvador, BA, armazenada em sacos de naylon e transportada em caminhão até Campina Grande/PB.

Os teores de água de equilíbrio da torta de mamona foram determinados por meio do método estático, utilizando-se soluções de sais em água destilada para uma faixa de umidade relativa de 10, 30, 50,70 e 90%, de acordo com a metodologia citada por Brooker ett al. (1992). Realizou-se o experimento nas temperaturas de 15, 25, 35 e 45°C. As soluções saturadas de sais foram colocadas em recipientes herméticos contendo três cadinhos com aproximadamente 2g da amostra em cada cadinho. O recipientes foram colocados em câmaras com temperaturas controladas referente a cada temperatura estudada, permanecendo nestas câmaras até atingir o teor de água de equilíbrio; em seguida, as amostras eram colocadas na estufa, a uma temperatura de 105°C, por 24 horas (BRASIL, 2009) para determinar sua massa seca e seu teor de água.

Os cálculos dos valores dos teores de água de equilíbrio (Equação1) foram realizados pela diferença entre a massa que as amostras apresentaram o equilíbrio e sua massa seca e, por último, foi calculada a média aritmética das três repetições para cada atividade de água.

(1)

em que:

Xe = teor de água de equilíbrio em bs, %

me = massa da amostra atingido o equilíbrio, g

= massa seca da amostra, g

Para o ajuste das isotermas da torta de mamona foram testados os modelos de Henderson, Thompson, Chung-Pfost e Cavalcanti Mata, com a finalidade de encontrar os coeficientes das equações que se encontram na Tabela 1.

1151

Tabela 1. Equações do equilíbrio higroscópico utilizadas nesta pesquisa

Henderson )((exp)1( BeXTAUR ��� (2)

Thompson )()((exp)1( CeXBTAUR ���� (3)

Cavalcanti Mata )((exp)1( Ce

B XTAUR ��� (4)

Chung-Pfost ��

��

���

��

��� )(expexp CT

B

AXUR e

(5)

Fonte: Duarte et al. 2006

em que UR = umidade relativa, decimal T = Temperatura, oC Os dados experimentais foram submetidos a uma análise de regressão não linear utilizando-se o programa estatístico Statistica 7.0. Os critérios utilizados para a escolha do melhor ajuste foi o coeficiente de determinação (R2) entre as respostas observadas e os valores preditos pelo método ajustado (Barros Neto et al., 2007) e o modelo de desvio relativo médio (P), definido como a média da porcentagem da diferença relativa entre valores experimentais e os preditos, conforme a Equação 2.

(6)

em que:

P = o desvio percentual médio, %

n = o número de ensaios

Xi = valores preditos pelo modelo;

Xpi = valores obtidos experimentalmente.

Com base nesta equação tem-se que os melhores ajustes foram aqueles que apresentaram maior R2 e menor P, ou seja, R2 próximo à unidade e P menor que 10%.

Resultados e Discussão

Na Tabela 2 têm-se os valores experimentais do teor de água de equilíbrio da torta de mamona, para as umidades relativas do ar variando de 10 a 90%, e temperaturas do ar de 15 a 45°C. Como esperado constata-se que o teor de água de equilíbrio diminuiu com o aumento da temperatura e aumenta proporcionalmente com o aumento da umidade relativa do ar. Resultados similares foram divulgados por Johnson & Brennan (2000) ao estudarem o comportamento das isotermas de sorção do teor de água da banana; Gianini et al. (2006) ao estudarem isotermas do farelo de soja; Ferreira & Pena (2003) ao estudarem farelo de pupunha, e Anselmo et al. (2006) ao investigarem sobre isotermas de cajá em pó.

As isotermas de dessorção de acordo com Cavalcanti Mata et al. (2006) são importantes principalmente no processo de secagem, porque delimita as condições deste processo para condições especificas do ar de secagem. Santos et al. (2004), relatam ainda que estudos das isotermas de equilíbrio higroscópico são de grande relevância também na armazenagem de produtos, pois através dessas curvas pode-se determinar à sorção ou dessorção de água do produto e estimar seu grau de desidratação ou hidratação diante das alterações da temperatura e umidade relativa do ar.

1152

Tabela 2. Teor de água de equilíbrio da torta de mamona “in natura”

Temperatura (°C) Umidade Relativa (%) 15 25 35 45

Teor de água de equilíbrio (% base seca) 10 6,35 5,68 5,13 4,45 30 8,79 7,58 6,86 5,64 50 10,97 9,67 8,42 7,75 70 13,67 12,04 10,89 9,77 90 19,28 18,16 17,59 16,79

Na Tabela 3 estão os coeficientes dos modelos Matemáticos de Henderson, Thompson, Chung-Pfost e Cavalcanti Mata, ajustados aos dados experimentais do teor de água de equilíbrio higroscópico da torta de mamona para as temperaturas de 15 a 45°C e umidades relativas de 10 a 90%, bem como seus respectivos valores do coeficiente de determinação (R2) e erro médio relativo (P).

Os modelos de Henderson, Thompson e Chung-Pfost tem coeficientes de determinação inferiores a 99,0%, enquanto o modelo de Cavalcanti Mata, descreve satisfatoriamente o comportamento das isotermas de equilíbrio higroscópico da torta de mamona para cada temperatura estudada, uma vez os valores dos coeficientes de determinação (R2) foram superiores a 99% e os desvios percentuais médios (P) inferiores a 1%. Para Aguerre et al. (1989) ajustes com desvios percentuais médios inferiores a 5% indicam um bom ajuste do modelo, aos dados experimentais.

Tabela 3. Coeficientes dos modelos de Henderson, Thompson, Chung-Pfost e Cavalcanti-Mata

Modelos Coeficientes

a b c R2 P (%) Henderson 0,8534 0,3958 - 0,9048 0,2119 Thompson 0,7076 10-4 41,445 0,4651 0,9636 0,1773 Chung-Pfost 0,2352 0,04095 14,2678 0,9797 0,2041 Cavalcanti-Mata 0,7263 0,8214 0,7996 0,9914 0,1704

Nas Figuras 1 a 4 encontram-se a configuração dos dados experimentais, onde se percebe que o comportamento das isotermas são curvas sigmoides do tipo II de acordo com a classificação de Brunauer et al. citado por Santos et al. (2005). Observa-se nessa figura que umidades relativas do ar acima de 90% faz com que a torta de mamona tenda ao umedecimento e consequente deterioração da massa biológica. Este fato foi relatado por Aviara et al. (2004); Resende et al. (2006) e Furmaniak et al. (2007) quando trabalharam com diferentes alimentos.

Em outros trabalhos de pesquisa sobre torta de mamona Sousa (1013) relata que o limite máximo permitido para o teor de água na torta de mamona é de 16% (b.s), e que são necessários maiores cuidados para armazenar esse produto, pois em ambientes úmidos como são as cidades litorâneas do nordeste brasileiro são locais impróprios para o armazenamento deste produto, visto que o alto índice de umidade relativa favorece o desenvolvimento de fungos, micro-organismos e o surgimento de reações químicas e enzimáticas indesejadas. Em caso de armazenamento a torta deve ser acondicionada em embalagens adequadas que impeçam o contato do produto com o ambiente durante o período de armazenamento.

1153

Figura 1. Superfícies de respostas dos teores de

água de equilíbrio da torta de mamona em função da temperatura e umidade relativa do ar,

ajustada ao modelo de Henderson

Figura 2. Superfícies de respostas dos teores de água de equilíbrio da torta de mamona em função da

temperatura e umidade relativa do ar, ajustada ao modelo de Henderson

Figura 3. Superfícies de respostas dos teores de água de equilíbrio da torta de mamona em função

da temperatura e umidade relativa do ar, ajustada ao modelo de Chung-Pfost

Figura 4. Superfícies de respostas dos teores de água

de equilíbrio da torta de mamona em função da temperatura e umidade relativa do ar, ajustada ao

modelo de Cavalcanti Mata

Conclusões

Para as condições em que este trabalho foi realizado, se conclui em relação à torta de mamona que:

� O teor de água de equilíbrio higroscópico da torta de mamona é diretamente proporcional ao teor de umidade relativa e decresce com o aumento da temperatura para uma mesma umidade relativa;

� Baseando-se em coeficientes estatísticos, o modelo de Cavalcanti Mata foi o que melhor representou a higroscopicidade da torta de mamona, quando comparado aos outros modelos testados, com menor desvio padrão e maior coeficiente de determinação (R2).

1154

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1155

VARIABILIDADE ESPACIAL DA EMISSÃO DE CO2 EM ÁREA SOB CULTIVO DE CANA-DE-AÇÚCAR

Zigomar Menezes de Souza1; Rose Luiza Moraes Tavares2

1 Professor Doutor, Faculdade de Engenharia Agrícola, Universidade Estadual de Campinas, Av. Cândido Rondon, 501 Universidade, CEP: 13.083-875, Campinas/SP, zigomarms@feagri.unicamp.br. 2 Doutoranda em Engenharia Agrícola, Faculdade de Engenharia Agrícola, Universidade Estadual de Campinas, Av. Cândido Rondon, 501 Universidade, CEP: 13.083-875, Campinas/SP.

Resumo

O processo de queima da cana-de-açúcar antes da colheita facilita o corte manual, porém, este processo está associado à emissão em grande quantidade de gases poluidores e causadores do efeito estufa. Assim, o maior desafio do setor sucroalcooleiro atualmente é aumentar a produtividade de cana-de-açúcar procurando minimizar os impactos negativos causados pelo ciclo da cultura no sistema solo-ambiente. Este trabalho teve como objetivo avaliar a variabilidade espacial da emissão de CO2 em área com cana queimada e cana crua (com 5 e 15 anos de implantação). As parcelas experimentais constarão de três áreas, cultivada com cana-de-açúcar, descritos a seguir: 1- cana-de-açúcar com queima e corte manual (cana queimada); 2- cana-de-açúcar sem queima e corte mecanizado (com 5 anos de implantação do sistema de cana crua – um ciclo com este sistema); 3- cana-de-açúcar sem queima e corte mecanizado (com 15 anos de implantação do sistema de cana crua – dois ciclos com este sistema). Foi instalada uma malha amostral em formato com 81 pontos espaçados em intervalos de 10, 2 e 1 m em 1,0 ha nas três áreas de estudo. A emissão de CO2 foi avaliada com auxílio de câmaras de solo (LI-8100), cujo equipamento é um sistema fechado com volume interno de 991 cm3, com área de contato com o solo de 71,6 cm2 e colocado sobre colares de PVC. A temperatura e teor de água no solo foram avaliados simultaneamente com a medição da concentração de CO2 por meio de sensor de temperatura acoplado ao sistema e para teor de água no solo foi utilizado o TDR. Os resultados da estatística descritiva mostraram normalidade à distribuição dos dados para maiorias dos. Os resultados da estatística descritiva mostraram normalidade à distribuição dos dados para maiorias dos resultados. A área com cana crua com 15 anos de implantação apresentou maior emissão de CO2 em relação à área com cana queimada e cana crua com 5 anos de implantação. A maior quantidade de palha na superfície do solo na área com cana crua acelerou a atividade microbiana o que promoveu maior emissão de CO2 em relação à área com cana queimada.

Palavras-chave: Sacharum officinarum, compactação do solo, cana crua.

SPATIAL VARIABILITY OF CO2 EMISSION IN A SUGARCANE CULTIVATED AREA

Abstract

The incineration process of sugarcane before harvest facilitates manual harvesting, however, this process is associated with large amount of polluting gases and the greenhouse effect. Thus, the biggest challenge of the sugarcane sector is currently increasing the productivity of sugarcane seeking to minimize the negative impacts caused by crop cycle in the soil-atmosphere environment. This study aimed to evaluate the spatial variability of CO2 emissions in the area under different management practices of sugarcane production. The plots comprise three areas cultivated with sugarcane, described as follows: 1 - sugarcane with incinerated and manual cutting (incinerated sugarcane) 2 - Sugarcane without incinerated and mechanical cutting (5 years after planting of the system without incinerated - a cycle with this system) 3 - sugarcane without incinerated and mechanical cutting (with 15 years of implantation of system without incinerated- two cycles with this system). A sample grid format with 81 points spaced at 10, 2 and 1 m in 1,0 ha in three areas was installed. The CO2 emission was evaluated using a soil chambers (LI-8100), whose equipment is a closed system with an internal volume of 991 cm3, an area of contact with the ground of 71.6 cm2 and placed on PVC collars. The temperature and soil moisture soil

1156

were evaluated simultaneously with measurement of CO2 concentration by temperature sensor coupled on the system and water content of soil was used TDR. The results of descriptive statistics showed normal to distribution of data for majority of results. The area with sugarcane without burning with 15 years of implantation showed higher emissions of the CO2 in relation to the area with burnt cane and sugarcane without burning with 5 years of implantation. The more amount straw on the surface soil in the area with cane accelerated microbial activity which promoted greater CO2 emissions in relation to the area with burnt cane.

Keywords: Sacharum officinarum, soil compaction, green cane, soil physical.

Introdução

O processo de queima da cana-de-açúcar antes da colheita facilita o corte manual, porém, este processo está associado à emissão em grande quantidade de gases poluidores e causadores do efeito estufa. Assim, o maior desafio do setor sucroalcooleiro atualmente é aumentar a produtividade de cana-de-açúcar procurando minimizar os impactos negativos causados pelo ciclo da cultura no sistema solo-ambiente. Portanto, a recente tendência de adoção de práticas agrícolas que levem a uma maior sustentabilidade do sistema, pressiona a agroindústria sucroalcooleira a rever seus processos, incluindo a colheita da cana sem queima prévia ou sem despalha a fogo (colheita de cana crua).

Atualmente, 50% da produção total de cana são colhidas de forma mecanizada e estima-se que nos próximos 10 anos esse atinjam 80% (Galdos et al., 2009). A adoção de sistema de colheita de cana sem queima torna o balanço de CO2 positivo, uma vez que o carbono que seria emitido diretamente pela queimada, permanece no sistema e pode ser incorporado, favorecendo a microbiota do solo (Cerri et al., 2007). A importância da cana-de-açúcar não está relacionada somente ao processo de perda de carbono pela respiração do solo, mas também ao seu significativo potencial de mitigação de carbono atmosférico. De acordo com Luca et al. (2008), a estimativa do potencial de sequestro de carbono pelo sistema de cana crua no Brasil está aproximadamente na ordem de 2,61 Tg ano-1, o que equivale a 9,57 Tg ano-1 de CO2.

Para avaliar e interpretar fatores no solo, estudos recentes têm mostrado que a utilização de estatística clássica para maioria dos atributos do solo, não tem sido eficiente, visto que não pode ser descartada a possibilidade de haver variabilidade espacial dos atributos a serem analisados (Vieira, 2000). Nesse sentido, a análise geoestatística tem sido conduzida visando melhor a compreensão desses aspectos em um determinado espaço. Assim, a maioria dos atributos relacionados à emissão de CO2, como teor de água no solo e temperatura apresentaram dependência espacial e temporal (Epron et al., 2006), o que vem a justificar o uso da geoestatística para estimar a emissão de CO2.

Este trabalho teve como objetivo avaliar a variabilidade espacial da emissão de CO2 em área com cana queimada e cana crua (com 5 e 15 anos de implantação).

Material e Métodos

O experimento foi realizado em área da Usina São Martinho, Município de Pradópolis-SP (21°21'43" de latitude sul e 48°04'18" de longitude oeste, 438 m de altitude). O clima é o mesotérmico de inverno seco (Cwa) pelo critério de classificação climática de Köppen. A área é de topografia plana e o solo foi classificado como Latossolo Vermelho eutroférrico, textura argilosa A moderado. As áreas de estudo são cultivadas com cana-de-açúcar em diferentes manejos (Figura 1): 1-cana-de-açúcar sem queima e corte mecanizado, com 5 anos de implantação do sistema de cana crua, um ciclo com este sistema (variedade RB85 5453); 2-cana-de-açúcar sem queima e corte mecanizado, com 15 anos de implantação do sistema de cana crua, dois ciclo com este sistema (variedade CTC 20); 3- cana-de-açúcar com queima e corte manual, cana queimada (variedade CTC 4).

1157

Figura 1. Áreas de estudo cultivadas com cana-de-açúcar com manejo de cana crua e cana queimada.

Foram montadas malhas amostrais em cada área, com 81 pontos de avaliação espaçados em intervalos de 1, 2 e 10 m (Figura 2). Para o estudo da variabilidade espacial e temporal da emissão de CO2, todos os pontos da malha amostral foram avaliados de forma simultânea nas três áreas de cana-de-açúcar no período seco de 2011 e sempre no período da manhã (7 às 10 horas), enquanto que para a estação úmida, no ano de 2012.

Figura 2. Representação esquemática da malha amostral (escala em metros).

Foram instalados 81 colares de PVC (diâmetro = 10 cm e altura = 7 cm) distribuídos nas três áreas em estudo (cana queimada, cana crua com 5 e 15 anos de implantação) e inseridos 2 cm no solo, a emissão foi avaliada com auxílio de duas câmaras de solo fabricadas pela companhia LI-COR, Nebraska, EUA (Figura 1). O equipamento é um sistema fechado com volume interno de 991 cm3, com área de contato com o solo de 71,6 cm2 e colocado sobre os colares de PVC, para realização das leituras evitando, assim, possíveis distúrbios mecânicos no perfil do solo, que poderiam superestimar os valores das emissões. As avaliações da emissão de CO2 do solo foram iniciadas 36 horas após as operações dos preparos do solo, sendo que cada leitura durou aproximadamente 90 segundos por ponto. As avaliações da emissão de CO2, temperatura e umidade do solo foram conduzidas no horário entre 7 às 10 h da manhã.

A temperatura do solo foi avaliada em todos os pontos estudados, utilizando o sensor de temperatura, que é parte integrante do sistema do LI-6400. Esse sensor consiste de uma haste de 0,20 m, que é inserida no interior do solo, o mais perpendicular possível em relação à superfície, na região próxima ao local onde foram instalados os colares de PVC para a avaliação da emissão de CO2.

1158

O teor de água no solo foi avaliado simultaneamente com a medição da concentração de CO2 por meio do aparelho TDR (Figura 1). O aparelho de TDR é constituído de uma sonda, apresentando duas hastes de 0,12 m que foram inseridas no interior do solo o mais perpendicular possível em relação à sua superfície, nos locais próximos aos colares de PVC.

Figura 3. a) Sistema portátil LI-8100 com o sensor de temperatura acoplado e o palmtop; (b) Sistema portátil TDR-Campbell®.

A variabilidade espacial da emissão de CO2 do solo foi, primeiramente, avaliada pela análise exploratória dos dados, calculando-se a média, mediana, desvio padrão, coeficiente de variação, coeficiente de assimetria e curtose e valores máximo e mínimo. A hipótese de normalidade dos dados foi testada pelo teste de Kolmogorov-Smirnov.

A dependência espacial foi analisada por meio de ajustes de semivariogramas (Vieira, 2000), com base na pressuposição de estacionariedade da hipótese intrínseca, a qual é estimada por:

� ��

���)(

1

2)()()(2

1)(ˆ

hN

iii hxZxZ

hNh� (1)

em que N (h) é o número de pares experimentais de observações Z(xi) e Z (xi + h) separados por uma distância h. O semivariograma é representado pelo gráfico )(ˆ h� versus h. Do ajuste de um modelo matemático aos valores calculados de )(ˆ h� , são estimados os coeficientes do modelo teórico para o semivariograma (o efeito pepita, C0; patamar, C0+C1; e o alcance, a). Para analisar o grau da dependência espacial dos atributos em estudo, foi utilizado a classificação de Cambardella et al. (1994).

Os modelos de semivariogramas considerados foram o esférico, o exponencial, o linear e o gaussiano, sendo ajustados por meio do programa GS+ (versão 7.0). Posteriormente, tais modelos foram usados no desenvolvimento de mapas de isolinhas (krigagem). Em caso de dúvida entre mais de um modelo para o mesmo semivariograma, foi considerado o maior valor do coeficiente de correlação obtido pelo método de validação cruzada. Para elaboração dos mapas de distribuição espacial das variáveis, foi utilizado o programa Surfer 8.0.

Resultados e Discussão

Os resultados referentes à análise descritiva indicaram ajuste à distribuição normal com valores de média e mediana próximos nas três áreas, mostrando distribuições simétricas e que pode ser confirmado pelos valores de assimetria e curtose próximo do zero (Tabela 1). Os dados de média e mediana apresentaram valores similares aos registrados por Panosso et al. (2009) na mesma época e região. O teste de Kolmogorov-Smirnov apresentou normalidade dos dados no sistema de cana crua com 5 e 15 anos de implantação. Maior emissão de CO2 do solo foi detectada no sistema de cana crua que na cana queimada. Os valores médios de umidade e temperatura encontrados no solo foram de

1159

0,10 kg kg-1 e 28°C, 0,11 kg kg-1 e 27°C, 0,12 kg kg-1 e 26°C, para cana queimada, cana crua com 5 anos de implantação e cana crua com 15 anos, respectivamente. Apesar de valores positivos nos dados de mínimo e máximo representarem a ausência de problemas com dados amostrais, para emissão de CO2 valores negativos em alguns pontos da grade amostral representam a ausência do gás no tempo avaliado.

Tabela 1. Estatística descritiva da emissão de CO2 do solo em sistema de cana crua e cana queimada.

FCO2 (μl CO2 m-2 s-2)

Cana queimada Cana crua (5 anos) Cana crua (15 anos) Média 1,54 b 2,04 b 2,26 a Mediana 1,50 2,01 2,12 Desvio padrão 0,61 0,96 0,68 Curtose -0,69 3,25 0,41 Assimetria 0,21 1,43 0,50 Mínimo 0,30 0,37 1,01 Máximo 2,88 6,08 4,48 CV (%) 39,46 245,88 29,89 d 0,08 0,31ns 0,12ns FCO2 = emissão de CO2 do solo; CV = coeficiente de variação; d = teste de normalidade Kolmogorov-Smirnov.

Quando foi comparado apenas os sistemas de cana crua e cana queimada, foi possível observar maior emissão de CO2 no sistema de cana crua que de cana queimada (Tabela 1). Os valores de temperatura do solo apresentaram mesmo efeito de CO2 do solo de acordo com a ordem: cana crua > cana queimada, demonstrando uma possível relação significativa entre esses fatores como relatado por Concilio et al. (2009).

Os resultados da análise geoestatística mostrou que a variável analisada apresentou dependência espacial nas áreas em estudo (Tabela 2 e Figura 2). Os valores de alcances estimados a partir dos modelos ajustados aos semivariogramas experimentais da emissão de CO2 do solo foram similares, com maior alcance na área de cana queimada com 15 anos de implantação (27,00 m) e menor na cana queimada (12,50 m). Os dados de alcance dos semivariogramas encontrados na literatura são similares aos deste estudo (La Scala et al., 2000 e Panosso et al., 2008), porém, o modelo do semivariograma exponencial e esférico e o coeficiente de correlação encontrados neste estudo são semelhantes aos resultados de La Scala et al. (2000), Panosso et al. (2008) e Panosso et al. (2009).

O modelo que se ajustou aos dados da emissão de CO2 foi o exponencial na área de cana queimada e cura com 5 anos de implantação, já na área de cana crua com 15 anos foi o esférico (Tabela 2 e Figura 2). Em relação ao grau de dependência espacial segundo a classificação de Cambardella et al. (1994), para este estudo foi classificada como moderada a forte para a emissão de CO2.

Tabela 2. Modelos e parâmetros estimados dos semivariogramas experimentais da emissão de CO2 do solo sob cana crua e cana queimada.

FCO2 (μl CO2 m

-2 s-2) Cana queimada Cana crua (5 anos) Cana crua (15 anos)

Modelo Exponencial Exponencial Esférico C0 0,28 0,10 0,82 C0+C1 0,58 0,59 1,92 a (m) 12,50 15,00 27,00 GDE (%) 49 17 43 R2 (%) 69 78 82 SQR 1,35 0,01 0,05 C0 = efeito pepita; C1+C0 = patamar; a = alcance, GDE = grau de dependência espacial, SQR = soma do quadrado do resíduo.

1160

Figura 2. Semivariogramas e mapas de distribuição espacial da emissão de CO2 de um Latossolo Vermelho sob cana queimada e cana crua com 5 e 15 anos de colheita mecanizada para a cultura da cana-

de-açúcar.

Conclusões

Os resultados da estatística descritiva mostraram normalidade à distribuição dos dados para maiorias dos resultados.

A área com cana crua com 15 anos de implantação apresentou maior emissão de CO2 em relação à área com cana queimada e cana crua com 5 anos de implantação.

A maior quantidade de palha na superfície do solo na área com cana crua acelerou a atividade microbiana o que promoveu maior emissão de CO2 em relação à área com cana queimada.

Agradecimentos

À Usina São Martinho pela disponibilidade da área de estudo, a FAPESP pela bolsa concedida ao segundo autor e pelo financiamento do projeto (Processo: 2010/18979-5).

1161

Bibliografía

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1162

Caracterización morfológica, química y nutricional de variedades comerciales de calabacín recolectadas en dos estados de madurez

M.T. Blanco-Díaz, A. Pérez-Vicente, M. Del Río-Celestino, A. Fayos y R. Font

IFAPA Centro La Mojonera. Consejería de Agricultura, Pesca y Desarrollo Rural. Camino de San Nicolás, 1. 04745. La Mojonera. Almería.

e-mail: g32bldim@hotmail.com Resumen

El desarrollo de nuevos productos alimenticios, con un mayor contenido nutricional aportando valor añadido a los ya existentes, es uno de los retos que persigue la industria agroalimentaria. El calabacín (Cucurbita pepo spp. pepo) es una hortaliza que es capaz de satisfacer las necesidades de un consumidor cada vez más exigente, ya que diferentes morfotipos son comercializados en distintos estados de madurez. Por este motivo, el desarrollo de nuevos cultivares y la caracterización nutricional de los mismos en diferentes momentos de madurez es un aspecto de gran interés para las empresas agroalimentarias. El objetivo de este trabajo es la caracterización morfológica (peso, longitud, diámetro), química (pH, acidez titulable y contenido en sólidos solubles totales) y nutricional (carotenoides totales y contenido en polifenoles totales) de 5 cultivares comerciales de calabacín en fresco (‘Cronos’, ‘Cassiope’, ‘Parador’, ‘Natura’ y ‘Sinatra’) recolectados en 2 estados de madurez. Las muestras fueron cultivadas en invernaderos ubicados en el Centro IFAPA-La Mojonera (Almería) y tras la caracterización morfológica y química fueron liofilizadas hasta alcanzar peso constante, para finalmente ser finamente molidas. La determinación de carotenoides totales y el contenido en polifenoles totales se llevaron a cabo sobre las muestras molidas mediante Espectrofotometría UV-VIS. La acidez titulable no mostró diferencias significativas ni entre variedades ni entre estados de madurez. Sin embargo, diferencias significativas se observaron para el contenido de sólidos solubles, siendo al cultivar ‘Parador’ el que presentó una mayor concentración.

Con respecto a los compuestos nutricionales, los cultivares que mayor contenido en carotenoides totales presentaron en ambos estados de madurez fueron ‘Cronos’, ‘Cassiope’ y ‘Sinatra’; mientras que los cultivares que más contenido en polifenoles totales fueron ‘Cronos’, ‘Parador’ y ‘Sinatra’. Estos resultados ponen de manifiesto la importancia en la selección de cultivares de calabacín, como trabajo previo al desarrollo de productos alimenticios con base en los mismos. En cualquier caso, para caracterizar la posible variabilidad debida a factores ambientales entre años, se llevarán a cabo estudios adicionales en próximas campañas.

Este trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad (INIA) y por la Unión Europea (Fondos FEDER) en el marco del Proyecto RTA2009-00036-00-00. Palabras clave: madurez, carotenoides totales, polifenoles totales, hortaliza, calidad

Morphological, chemical and nutritional characterization of commercials zucchini cultivars harvested in two ripening stages

Abstract

The development of new food products with a higher nutritional content by adding value to existing ones, is one of the goals pursued by food industry. Zucchini fruits (Cucurbita pepo spp. pepo) are vegetables that are able to satisfy consumer demands which are continuously increasing, due to the high number of cultivars of the species and also by the fact that different maturity stages show different nutritional and organoleptic characteristics.

The aim of this work is to characterize morphological (weight, length, diameter), chemical (pH, titratable acidity and total soluble solids) and nutritional (total carotenoids and total polyphenol content) in five zucchini cultivars ('Cronos', 'Cassiope', 'Parador', 'Natura' and 'Sinatra') grown in two stages of maturity. Zucchini samples were grown in greenhouses located in the Center-IFAPA La Mojonera (Almería). Fruits were characterized for morphological and chemical traits and then they were freeze-dried until constant

1163

weight. The determination of total carotenoids and total polyphenols content were carried out on ground samples by using UV-VIS spectrophotometry.

No significant differences between cultivars or maturity stages were found for titratable acidity. Significant differences were observed for the soluble solids content for the cv. 'Parador' which showed a higher concentration than the others cultivars. Regarding nutritional compounds, those cultivars showing a higher total carotenoid content in both maturity stages were 'Cronos', 'Cassiope' and 'Sinatra', whereas for total polyphenol content, 'Cronos', 'Parador' and 'Sinatra' cultivars showed the highest concentrations. These results highlight the importance of characterizing cultivars of zucchini for physico-chemical and nutritional properties, as a previous work in the industrial development of zucchini-based products with adequate profiles.

However, in order to characterize that variability due to environmental factors, further studies will be carried out in next years.

This work has been supported by the Ministry of Economy and Competitiveness (INIA) and the European Union (FEDER Funds) under the Project RTA2009-00036-00-00. Keywords: ripening stage, total carotenoids, total polyphenols compounds, vegetable, quality

Introducción y/o Justificación

El desarrollo de nuevos cultivares hortofrutícolas que aporten mayor contenido nutricional a los existentes es uno de los objetivos de la mejora genética, lo que ha originado la incorporación al mercado de nuevos cultivares de hortalizas con perfiles nutricionales específicos (B�kowski and Borkowski, 1969; Khadi, Goud y Patil, 1987; Kołota y Adamczewska-Sowi�ska, 2001).�

El calabacín (Cucurbita pepo spp. pepo) es una hortaliza con alta variabilidad morfotípica, agrupada en ocho morfotipos: ‘pumpkin’, ‘vegetable marrow’, ‘cocozelle’, ‘zucchini’, ‘acorn’, ‘scallop’, ‘crookneck’ y ‘straightneck’; siendo aquellos que presentan una forma alargada, tales como ‘cocozelle’, ‘vegetable marrow’ y ‘zucchini’ los más cultivados en el mundo (Formisano et al., 2012). Por otro lado, el estado de madurez es un factor precosecha que influye en el perfil nutricional de numerosas hortalizas. Así ocurre para ºBrix, contenido en fenólicos totales o carotenoides en diversas hortalizas tales como calabaza, calabacín o tomate (Roura et al., 2007; Biesiada, Kolota y Admczewska-Sowinska, 2007; Opara, Al-Ani y Al-Rahbi, 2012).

En este trabajo, se realiza una caracterización de cinco variedades comerciales de calabacín recolectadas en dos estados de madurez como paso previo a la selección de los cultivares más aptos para el consumo.

Material y Métodos

Material vegetal Tras ser germinadas, las plántulas de calabacín fueron trasplantadas a sacos de perlita (Grodan

BV, 6040KD Roermond, NL) ubicados en invernadero (36º 46' N, 2º 48' O).Para el crecimiento de éstas se siguieron las prácticas culturales locales referentes al riego, control de plagas y enfermedades. Se recolectaron un total de 50 frutos de calabacín al inicio de la campaña de 2011 para las cinco variedades en estudio cv. 'Cronos', 'Cassiope', 'Parador', 'Natura' y 'Sinatra', en dos estados de madurez. Se liofilizaron aproximadamente 100 g de muestra de calabacín fresco conteniendo piel y pulpa (sin pelar) (Telstar, Terrasa, Spain) hasta conseguir peso constante. Finalmente, se molieron finamente las muestras.

Caracterización morfológica Para la caracterización morfológica se cuantificaron longitud, diámetro y peso; llevándose a cabo mediante cinta métrica, pie de rey y balanza granataria (Tabla 1).

Caracterización química Para la caracterización química (Figura 2) se obtuvo el zumo de calabacín mediante una

licuadora (Moulinex, Barcelona, Spain), determinando el pH, acidez titulable (AT), expresada como % ácido cítrico (g/100 g de peso fresco) a partir de una valoración con NaOH 0.1 mol/l (AOAC, 1984)

1164

(titrador automático 862, Metrohm, Suiza) y sólidos solubles totales (SST) (refractómetro SMART-1, Atago, Japón).

Caracterización nutricional Para la caracterización nutricional (Figura 3) se cuantifico el contenido de compuestos fenólicos

(CFT) y el contenido en carotenoides totales (CCT). Los valores de referencia para la determinación de CFT se llevaron a cabo siguiendo el método Folin-Ciocalteu (Sellappan, Akoh y Krewer, 2002). con ligeras modificaciones basadas en el empleo de recta de calibrado con ácido gálico medida a 750 nm usando la espectrofotometría UV-Visible.

Para la determinación de CCT se empleó acetona como extractante y se llevó a cabo el método que mayores carotenoides totales fue capaz de extraer en frutos pertenecientes a la familia Cucurbitaceae (Biehler et al., 2009) y basada en la metodología de Lichtenthaler (1987) usando la espectrofotometría UV-Visible sobre las muestras molidas. Se realizaron las extracciones necesarias hasta obtener un sobrenadante incoloro.

Análisis estadístico El análisis estadístico de los datos obtenidos se realizó mediante el test de varianza

unidireccional (ANOVA) y la prueba LSD (p<0,05) empleando el programa estadístico Statistix versión 8,0.

Resultados y Discusión

Caracterización morfológica La Tabla 1 muestra las características morfológicas de cada cultivar en ambos estados de

madurez. Se observaron diferencias significativas entre los estados de madurez 1 y 2 para el peso (114,12 vs. 208,92), diámetro (32,62 vs. 41,12) y longitud (15,98 vs. 19,58).

Tabla 1. Caracterización morfológica de cultivares de calabacín en dos estados de madurez.

Estado de madurez 1 Cultivar Estado de madurez 2 Peso1 Diámetro2 Longitud3 Peso1 Diámetro2 Longitud3 85.2 + 19.6 28.9 + 2.8 15.0 + 1.0 Cucurbita pepo spp. cv. ‘Cronos’ 210.6 + 46.9 42.0 + 5.7 18.9 + 0.5 119.6 + 45.0 33.4 + 6.4 15.9 + 1.1 Cucurbita pepo spp. cv. ‘Cassiope’ 258.5 + 32.0 46.7 + 3.8 20.6 + 1.7 115.6 + 22.6 33.6 + 3.7 16.1 + 0.8 Cucurbita pepo spp. cv. ‘Parador’ 216.2 + 40.0 41.1 + 3.8 19.6 + 0.9 116.9 + 13.4 32.8 + 3.4 16.5 + 0.7 Cucurbita pepo spp. cv. ‘Natura’ 176.6 + 32.2 37.6 + 4.1 19.8 + 0.7 133.3 + 9.8 34.4 + 1.3 16.4 + 0.5 Cucurbita pepo spp. cv. ‘Sinatra’ 182.7 + 27.2 38.2 + 2.1 19.0 + 0.9

1 g 2 mm 3 cm

Además se puede observar que los cultivares que menor diámetro presentaron en estado de madurez 2 fueron ‘Natura’ y ‘Sinatra’ (superando en 5 mm al diámetro del estado de madurez 1). Sin embargo, para el resto de cultivares existieron diferencias entre 10-20 mm entre ambos estados de madurez.

Caracterización química La caracterización química (Figura 1) indica cómo los frutos que presentaban mayor peso

(estado de madurez 2) mostraron un mayor contenido en SST, a excepción de los cultivares ‘Cassiope’ y ‘Sinatra’. El contenido en SST alcanzado en los frutos con mayor peso (estado de madurez 2) correspondió a los cultivares ‘Cronos’ y ‘Parador’.

1165

Figura 1. Composición química (pH, Contenido en Solidos Solubles Totales (SST) y Acidez Titulable (AT)) de

cultivares de calabacín en dos estados de madurez.

Estos resultados son similares a los descritos en otros cultivares de calabacín (cv. ‘Astra’),

cuyo contenido en azúcares aumentaba proporcionalmente al tamaño del fruto (Biesiada, Kolota y Admczewska-Sowinska, 2007). Con respecto al pH, todos los cultivares, a excepción de ‘Parador’ presentaron diferencias significativas entre estados de madurez. Sin embargo, la AT no mostró diferencias significativas ni entre cultivares ni entre estados de madurez.

Caracterización nutricional Con respecto a la caracterización nutricional (Figura 2), se observa como el aumento del peso

del fruto (al pasar del estado de madurez 1 a 2) produjo una disminución más acusada en los valores medios de CFT (mg/100 g Peso Fresco) para los cultivares ‘Cronos’, ‘Natura’ y ‘Sinatra’.

Figura 2. Contenido en Fenólicos Totales (CFT) y Contenido en Carotenoides Totales (CCT) (mg/100

g Peso Fresco) de cultivares de calabacín en dos estados de madurez.

Si bien, para el cultivar ‘Parador’ el CFT medio de los frutos fue mayor para frutos con mayor peso (estado madurez 2). Todos los cultivares presentaron diferencias significativas comprendidas entre el 5% y el 0,1% (0,05 > p > 0,001) entre estados de madurez para el CFT, siendo los cultivares ‘Cronos’ y ‘Cassiope’ los que mayor grado de significación mostraron (p < 0,001). Los contenidos en CFT fueron similares a los descritos en calabaza (Oloyede et al., 2012) y menores que los correspondientes a otros frutos pertenecientes a la familia Cucurbitaceae (Mongkolsilp et al., 2004).

En cuanto al valor medio de CCT (mg/100 g Peso Fresco), se observó una respuesta proporcional al peso del fruto (estado de madurez 2). Los mayores CCT correspondían a los cultivares que mayor tonalidad verde oscura presentaban, siendo la variedad ‘Parador’ la que presentó menor

1166

cantidad de CCT para ambos estados de madurez. Esta información complementaria a otros estudios realizados en calabazas y calabacín, de colores amarillo y naranja, donde se correlacionó positivamente el CCT con las tonalidades más anaranjadas (Itle y Kabelka, 2009). Todos los cultivares a excepción de ‘Cronos’ mostraron diferencias significativas (0,01 > p > 0,001) en el CCT para ambos estados de madurez.

Conclusiones

La influencia del estado de madurez en el las características morfológicas, químicas y nutricionales depende del cultivar en estudio, mostrándose en este trabajo diferencias significativas para todos los parámetros morfológicos, químicos y nutricionales estudiados (a excepción de AT). Si bien, y aunque la recolección se realizó al inicio de la campaña, se ha observado que los frutos más tempranos poseían mayor contenido en compuestos nutricionales que los más tardíos. Estos resultados ponen de manifiesto la importancia tanto de la selección de cultivares como su estado de madurez, como trabajo previo al desarrollo de productos alimenticios con base en los mismos.

En cualquier caso, para cuantificar la posible variabilidad debida a factores ambientales entre años, estudios adicionales se están llevando a cabo en posteriores campañas.

Agradecimientos

Este trabajo ha sido financiado por el Proyecto RTA2009-00036-00-00 (INIA) y Fondos FEDER. M.T. Blanco-Díaz agradece la financiación por el Ministerio de Ciencia e Innovación a través del Programa Formación de Personal Investigador, FPI-INIA.

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Detección de la metabolización de sorbato en alimentos empleando tecnología MWIR

G. Vergara1, E.M. Rivas2,3, P. Wrent2,3, E. Gil de Prado2,3, M.I. Silóniz2,3, B. Diezma2,4, J. M. Peinado2,3, P. Barreiro2,4

1New Infrared Technologies S.L., Vidrieros 30 - Nave 2, 28660. Boadilla del Monte, Madrid, Spain, gvergara@niteurope.com

2CEI Campus Moncloa, UCM-UPM: Avda. Complutense, s/n, Madrid, Spain, 913947190, cei@campusmoncloa.es

3HOLEIAL. Departamento de Microbiología III. Facultad de Biología. Universidad Complutense de Madrid. C/ José Antonio Nováis, 2. 28040 Madrid. e.rivas@ucm.es; pwrent@ucm.es; elena.gil@ucm.es;

siloniz@bio.ucm.es; peinado@bio.ucm.es

4LPF_TAGRALIA. Departamento de Ingeniería Rural,Universidad Politécnica de Madrid. Avda. Complutense s/n. 28040 Madrid, belen.diezma@upm.es; pilar.barreiro@upm.es

Resumen

Las levaduras son agentes cada vez más relevantes en el deterioro de alimentos siendo algunas de sus principales manifestaciones el crecimiento en superficie, y la producción de gas, sabores y olores desagradables. El ácido sórbico y sus sales derivadas son empleadas habitualmente como conservantes. Estos conservantes son agentes fungistáticos que originan alteraciones morfológicas y metabólicas en dichos microorganismos con el fin de evitar su crecimiento. Sin embargo, existen microorganismos que pueden metabolizarlos produciendo un deterioro del producto. En este trabajo se han empleado muestras procedentes de agua saborizada embotellada, cuya composición incluye agua, zumo de pera, ácido cítrico, zumo de maracuyá y melocotón, aromas naturales, edulcorantes, antioxidantes y conservadores (sorbato potásico). Dicha botella presentaba una contaminación fúngica y un fuerte olor a petróleo, presuntamente debido a la descarboxilación en 1-3 pentadieno del conservante alimenticio, sorbato potásico, que figuraba en su composición. La conclusión principal de este estudio es que es viable emplear la espectroscopía MIR para la cuantificación de la presencia de pentadieno en muestras líquidas de alimentos, siendo éste un compuesto derivado de la descarboxilación del ácido sórbico y sus sales asociadas.

Palabras clave: detección de gases, calidad de alimentos, actividad metabólica, levaduras.

Technology for the detection of sorbate metabolization in foods using MWIR

Abstract

Yeasts are increasingly relevant agents in food spoilage with some of its main manifestations being: surface growth and gas production, flavors and odors. Sorbic acid and derived salts are commonly employed as preservatives which act as fungistatic agents that cause morphological and metabolic disorders in order to prevent their growth. However, there are microorganisms that can metabolize such product. In this paper we have used samples from bottled flavored water, whose composition includes water, pear juice, citric acid, passion fruit and peach juice, natural flavors, sweeteners, antioxidants and preservatives (potassium sorbate). This bottle had a fungal contamination and a strong smell of oil, presumably due to the decarboxylation in 1-3 pentadiene food preservative, potassium sorbate, contained in its composition. The main finding of this study is that it is feasible to employ the MIR spectroscopy to quantify the presence of pentadiene food in liquid samples, this being a compound derived from the decarboxylation of sorbic acid and its salts associates.

Keywords: gas detection, spectroscopy, food quality, metabolic activity, yeasts.

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Introducción

Las levaduras son agentes cada vez más relevantes en el deterioro de alimentos (Deák, 2008). A menudo se encuentran o ven favorecido su crecimiento en productos con pH ácido, baja actividad de agua, baja temperatura y en aquellos que contengan conservantes. Las principales manifestaciones de su crecimiento son, entre otras, el crecimiento en superficie, la producción de gas, sabores y olores desagradables (Tudor y Board, 1993; Deák y Beuchat, 1996; Loureiro y Querol, 1999). Entre los conservantes que se añaden a los alimentos se encuentran los ácidos débiles como el sórbico y sus sales, generalmente denominados sorbatos. El ácido sórbico o ácido 2,4-hexadienoico (E-200) es un compuesto orgánico que se emplea como conservante alimentario, al igual que sus sales, sorbato sódico (E-201), sorbato potásico (E-202) y sorbato cálcico (E-203). Se emplean fundamentalmente en productos lácteos, de panadería, frutas y verduras, emulsiones grasas, alimentos azucarados, carnes, pescados y vinos. Estos conservantes son agentes fungistáticos que originan alteraciones morfológicas y metabólicas en dichos microorganismos con el fin de evitar su crecimiento. Sin embargo, existen microorganismos que pueden metabolizarlos produciendo un deterioro del producto. En alimentos con sorbatos en su composición se ha descrito un deterioro como un olor a plástico, hidrocarburos o petróleo debido a la acción de bacterias lácticas y mohos (Nieminen et al. 2008; Pinches y Apps, 2007; Plumridge et al. 2008) El grupo HOLEIAL fue el primero en describir la relación del metabolito responsable, 1-3 pentadieno con levaduras deteriorantes de alimentos (Figura 1), diseñando una prueba rápida (Casas et al., 1999, 2004) en colaboración con una industria de turrones y mazapanes española.

Uno de los deterioros más frecuentes producidos en alimentos por organismos deteriorantes es el hinchamiento de envases por producción de gas. En el caso de las levaduras, el origen del gas es la fermentación alcohólica. La capacidad de realizar esta fermentación puede depender o no de la concentración de oxígeno presente, según la especie. Por tanto, la difusión de gases afectaría al hinchamiento a dos niveles, influyendo en la accesibilidad del oxígeno y en la difusión del CO2.

Las narices electrónicas y los sensores de volátiles son un tema de actualidad desde principios de los años 90 con un uso razonable en aplicaciones industriales y alimentarias actualmente. La detección cuantitativa de metabolitos en alimentos sólidos y semisólidos presenta dificultades. Para resolverlas se están empleando técnicas alternativas al análisis bioquímico. La tecnología de sensores electrónicos para la detección de gases y volátiles se basa en la combinación de sensores con diferente selectividad y sensibilidad. Existen dispositivos que incorporan sensores de baja especificidad (entre los que se encuentran las llamadas narices electrónicas) y otros que incorporan sensores de alta especificidad basados en biosensores. Estos equipos pueden analizar los cambios producidos en la atmósfera que rodea al alimento, provocados por la actividad del producto (frutas y hortalizas) o por la contaminación microbiana, como la fermentación (Ragaert et al., 2007; Amalaradjou et al., 2008; Ghasemi-Varnamkhasti et al., 2010; Lee y Park, 2010).

La tecnología basada en la región del infrarrojo medio del espectro electromagnético (mid-wave IR, MWIR; 3–5 μm) presenta un gran interés tecnológico por dos razones: la primera es que la mayor parte de los objetos emiten en este rango, lo que se aplica a visión nocturna e imagen termográfica (Vergara et al., 2007); y la segunda es que la mayor parte de las especies químicas tienen un patrón espectral en el IR debido a los procesos de absorción asociados con el estado vibracional de las moléculas, haciendo que los sensores IR jueguen un papel muy importante en la detección de gases.

Figura 1. Reacción de descarboxilación del ácido sórbico

1170

Existen equipos de imagen que incorporan sensores IR dotados de filtros que permiten la visualización de nubes de determinados gases en tiempo real (Naranjo, 2008; Haumonte, 2010). Recientes investigaciones logran la detección de trazas de CO2 mediante sistemas de imagen MWIR (King y Sailor, 2011; Long et al., 2011).

New Infrared Technologies (NIT), dispone de una patente en la que se desarrolla un innovador procedimiento para la fabricación de detectores de MWIR no refrigerados (deposición del material PbSe policristalino mediante evaporación térmica, VPD-PbSe), lo que abarata enormemente los dispositivos, les confiere mayor estabilidad y permite altas velocidades de adquisición (hasta 1.600 imágenes por segundo). Estos nuevos detectores pueden montarse individualmente o en matrices. En el primer caso, junto con filtros específicos, son la base de equipos espectroscópicos de bajo coste. La segunda opción, es el punto de partida de los equipos de imagen.

El deterioro microbiano de alimentos ocasionado por levaduras produce grandes pérdidas económicas en las industrias por las devoluciones de los consumidores. Además, una vez que se ha contaminado el alimento y han crecido las levaduras en él, son muy difíciles de eliminar, por lo que el único abordaje eficaz es prevenir y controlar la contaminación. Por ello, en el presente trabajo se ha llevado a cabo una colaboración entre la empresa New Infrared Technologies y los grupos de investigación Hongos y Levaduras de Interés en Agroalimentación (HOLEIAL) y LPF_TAGRALIA de la Universidad Complutense de Madrid y la Universidad Politécnica de Madrid, respectivamente, para la puesta a punto de equipos basados en MWIR de bajo coste, con el fin de detectar y cuantificar el CO2 y 1,3-pentadieno producidos por el crecimiento en alimentos de levaduras deteriorantes.

Material y Métodos

En este trabajo se han empleado muestras procedentes de agua saborizada embotellada, cuya composición incluye agua, zumo de pera, ácido cítrico, zumo de maracuyá y melocotón, aromas naturales, edulcorantes, antioxidantes y conservadores (sorbato potásico). Dicha botella presentaba una contaminación fúngica (Figura 2) y un fuerte olor a petróleo, presuntamente debido a la descarboxilación en 1-3 pentadieno del conservante alimenticio, sorbato potásico, que figuraba en su composición.

Para la detección y cuantificación del 1-3 pentadieno se emplearon la muestra original y diferentes diluciones en agua de la misma (75%, 50%, 25%, 10% y 1%).

Las medidas de CO2 se han realizado mediante la técnica de absorción infrarroja. En la Figura 2 se muestra un esquema del sistema experiemental utilizado. Como fuente de luz infarroja se ha utilizado un filamento de SiC de 12 W con un reflector parabólico de 2,5 cm de diámetro. El espectrómetro utilizado fue un Luxell LVF-128 de New Infrared Technologies cuya configuración permitía hacer las medidas relativas de concentración CO2 en bolsa cerrada.

Figura 2. Muestra del agua empleada para la detección de 1-3 pentadieno (izquierda), y procedimiento de análisis MWIR (derecha)

1171

El espectrómetro infrarrojo permite medir simultáneamente todo el espectro IR comprendido entre 3 y 4.6 micras. Un filtro lineal variable acoplado a una linea de 128 detectores de VPD PbSe divide la banda espectral en 128 intervalos de 60 nm de ancho de banda.

Figura 3. Filtro lineal variable y óptica empleada desarrollada por la empresa española NIT a partir de

una patente liberada al ejército. Con objeto de maximizar la relación señal ruido, se ha utilizado una lente de silicio que permite concentrar de una manera óptima la iluminación del emisor IR de SiC sobre la línea de 128 detectores. En la Figura 3 se muestra una fotografía del espectrómetro utilizado.

Resultados y discusión

La Figura 4 (izquierda) indica que el espectro tipo del agua saborizada muestra un pico de absorción centrado en 3.4um. De cara a verificar la capacidad de estimación cuantitativa de los espectros, sobre los espectros medios de las distintas diluciones del agua saborizada agua destilada se ha realizado un análisis de componentes principales. La Tabla 1 presenta la varianza retenida por cada uno de los componentes principales, así como el coeficiente de correlación entre la concentración de agua saborizada en la muestra ylos cinco primeros componentes principales. El resultado principal es que la varianza retenida a partir del segundo componente principal es testimonial en relación a los dos primeros (99.6 y 0.4% respectivamente). Tanto el PC1 como el PC2 muestran una correlación muy significativa con el nivel de concentración de agua saborizada. En la Figura 4 (derecha) se representa dilución versus valor de proyección en el PC2 (r=0.8537). Tabla 1. Resumen del análisis de componentes principales realizado sobre los espectros MIR: varianza retenida

y coeficiente de correlación de la concentración de agua saborizada con restos de pentadieno respecto a los distintos componentes principales.

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Figura 4. Espectros MIR (izquierda) y representación bidimensional de la concentración de agua saborizada con restos de pentadieno respecto al segundo componente principal.

La conclusión principal de este estudio es que es viable emplear la espectroscopía MIR para la cuantificación de la presencia de pentadieno en muestras líquidas de alimentos, siendo éste un compuesto derivado de la descarboxilación del ácido sórbico y sus sales asociadas.

En un futuro próximo se procederá a la validación del procedimiento en extenso, así como al estudio de su aplicación a la evaluación de espacios de cabeza gaseosos en producto sólido envasado.

Agradecimientos

Los autores agradecen la financiación parcial de este trabajo al Proyecto Nacional del MICINN SMARTQC (AGL2008-05267-C03-03) y a las becas predoctorales FPU del Ministerio de Educación, Cultura y Deporte y PICATA del Campus de Excelencia Internacional de Moncloa.

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Actividades de aprendizaje colaborativo para Biología Celular e Inglés I en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Medio Natural

1R. M. Belda, 1F. Fornes, 2C. Monerri, 2S. G. Nebauer, 3M. del Saz Rubio, 3P. MacDonald y

3D. Westall

1Instituto Agroforestal Mediterráneo. Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia. rmbelda@bvg.upv.es

2Dep. de Producción Vegetal. Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia. 3Dep. de Lingüística Aplicada. Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia.

Resumen

Profesores de los departamentos de Lingüística Aplicada y de Producción Vegetal de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural de la Universitat Politècnica de València se unieron en un proyecto de innovación educativa para alumnos de primer curso de Biotecnología. Sus objetivos eran el diseño de una actividad colaborativa (presentación de un seminario en grupos) para alumnos de Biología Celular e Inglés I y la evaluación conjunta por los profesores de ambas materias. Se preparó un portafolio de materiales que los estudiantes podían utilizar como complemento para preparar su seminario y para practicar destrezas lingüísticas como parte de los requerimientos de Inglés I. Para llevar a cabo esta actividad se planificaron tres sesiones de tutorías de dos horas en aulas con acceso a Internet en las que tanto profesores de biología como de inglés estaban presentes para asistir a los alumnos en la preparación de la actividad tanto en aspectos de contenido como en aspectos lingüísticos. El seminario que versaba sobre uno de los temas propuestos de Biología Celular se presentaba en inglés en grupos de tres alumnos al resto de compañeros. Debía tener una duración no superior a 20 minutos más 10 minutos para cuestiones. El alumno era evaluado simultáneamente por su conocimiento del tema y por su destreza comunicativa en inglés. La evaluación de la actividad la llevaron a cabo profesores de las dos asignaturas mediante plantillas de calificación que habían sido diseñadas conjuntamente y que incluían aspectos relevantes para la baremación del nivel alcanzado por el estudiante en ambas asignaturas. Además se valoró la apreciación de la actividad por el estudiante mediante un cuestionario. Se compararon los resultados académicos de estudiantes que habían realizado la actividad con estudiantes que no la habían realizado. Se presentan tanto los resultados de la valoración de la actividad por parte de los estudiantes como los de comparación del rendimiento de estudiantes que habían realizado la actividad frente a los que no. Con esta experiencia innovadora esperamos ayudar a los alumnos en el proceso de aprendizaje autónomo y del aprendizaje colaborativo y desarrollar el uso del inglés como lengua vehicular.

Palabras clave: Aprendizaje, colaborativo, evaluación, Inglés, Biología

Collaborative learning activities for Cell Biology and English I at the Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Medio Natural

Abstract

Lecturers in the Applied Linguistics and Crop Production Departments of the Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural de la Universitat Politècnica de València joined together in an innovative education project for first year Biotechnology students. Its aims were the designs of a collaborative activity (seminar in groups) for students of Cell Biology and English I and of its joint evaluation by the lecturers of both subjects. We elaborated a wide range of materials which students could use both as a complement for their seminar and to practice their English skills as part of the requirements of English I. In order to carry out this activity, three preliminary two-hour coaching sessions were scheduled in classrooms provided with internet connection and both English I and Cell Biology lecturers were present to provide support to students, both at the

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content and linguistic level. The seminar was given as a small presentation in English to the classmates on a given Cell Biology topic in groups of three and was to last 20 minutes plus 10 minutes devoted to questions. Students’ performance was evaluated simultaneously for their knowledge in the subject and for their skill as communicators in English. The assessment of the seminar activity was accomplished by lecturers of both subjects thanks to a marking sheet which was jointly designed and which included relevant items to rate students’ achievement in both subjects. Besides, the student appreciation of the activity was assessed with a questionnaire. A comparison of student performances both when undertaking the seminar activity and when not was obtained. Both the results of the student appreciation of the activity and the results of improvement in the student marks in these subjects will be shown. With this innovative experience we hope to support students in their autonomous learning and their collaborative learning processes and to develop the use of English as lingua franca.

Keywords: Cooperative, learning, evaluation, English, Biology

Introducción

El proceso de convergencia con Europa en materia de Educación Superior puesto en marcha formalmente en 1998 a partir de la Declaración de Bolonia, está produciendo cambios importantes para el sistema universitario español, que afectan a la estructura de los títulos, grados y postgrados, a los sistemas de evaluación y certificación de los resultados académicos y a la implantación del sistema de créditos europeo. Los acuerdos tomados suponen nuevos planteamientos acerca del «qué», el «cómo» y el «para qué» de la Educación Superior y, en consecuencia, los modos de enseñar y aprender en la universidad se ven necesariamente afectados (García Nieto et al., 2005). El espíritu de Bolonia ha exigido el diseño e implementación de nuevas técnicas de enseñanza y aprendizaje en la universidad. A este respecto cabe destacar, por un lado, la inclusión del tiempo de estudio y trabajo autónomo del estudiante en la cuantificación de los créditos de las materias y, por otro, el concepto de Life Long Learning, que implica el desarrollo de la capacidad de dirigir el propio aprendizaje. Esto supone que en los cursos básicos se deben incluir actividades que desarrollen competencias transversales como el aprendizaje autónomo que en esos cursos debe hacerse con el apoyo tutorial.

Entre las competencias genéricas o transversales que se tratan de desarrollar en el estudiante universitario se encuentra la lingüística, tanto en castellano, idioma en el que se espera que dominen el vocabulario propio de las áreas de conocimiento que competen a la titulación, como en inglés, lingua franca en el ámbito universitario y científico/tecnológico internacional. Se ha demostrado que el uso de la lengua extranjera como lengua vehicular en los estudios en vez de ser impartida exclusivamente como asignatura no afecta al resultado del resto de asignaturas y el desarrollo de la lengua vernácula es equiparable al de los alumnos que estudian las asignaturas en lengua vernácula (Lasagabaster, 2005). Con esta premisa, las universidades llevan varios cursos promoviendo el estudio en inglés y con la implantación de los nuevos grados se hace obligatoria la certificación de nivel B2 de inglés para obtener el título de grado.

La producción científica/tecnológica está íntimamente relacionada con niveles altos de colaboración (Lee y Bozeman, 2005). El trabajo colaborativo requiere destrezas que pueden aprenderse y que deben incluirse entre las competencias genéricas que debe alcanzar el estudiante universitario.

Marco de la actividad innovadora propuesta

La Escuela Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural (ETSIAMN) de la Universitat Politècnica de València imparte cuatro grados: Ingeniería Agroalimentaria, Ingeniería Forestal, Biotecnología y Ciencia y Tecnología de los Alimentos.

En el curso 2010-11 la Generalitat Valenciana implantó la iniciativa de grupos de alto rendimiento académico (ARA) dirigidos a estudiantes excelentes, que se incorporaban a la Universidad con notas de acceso de más de 11 sobre 14. Los grupos ARA recibían financiación para implantar la docencia en

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inglés, además se les asignaba mayor número de créditos docentes, de manera que los grupos podían estar constituidos por menor número de alumnos.

En la ETSIAMN se generó un grupo ARA para el grado de Biotecnología, que era el único que cumplía los requisitos de la Conselleria de Educació. En el presente curso los alumnos accedieron con notas de acceso superiores a 11,96 sobre 14.

La asignatura Biología Celular es una asignatura de primer semestre de Biotecnología con 19 créditos ECTS que imparten profesores del Departamento de Producción Vegetal de la ETSIAMN. La asignatura Inglés I con 15 créditos ECTS se imparten en tercer curso por profesores del Departamento de Lingüística Aplicada.

Los profesores de ambas materias se constituyeron en un equipo de innovación y calidad educativa, BeCool, en el curso 2011-12 con los objetivos de diseñar e implementar actividades para desarrollar competencias genéricas de trabajo en grupo, trabajo autónomo del estudiante y uso del inglés como lengua vehicular y de diseñar un sistema de evaluación conjunta en esas actividades. Para el desarrollo de estos objetivos se solicitaron sendos proyectos de innovación y mejora educativa, uno en 2011-12 y otro en 2012-13, que fueron evaluados como bueno y excelente por la Agencia Valenciana de Evaluación y Prospectiva y financiados por Vicerrectorado de Estudios y Convergencia Europea (VECE), a través de la Comisión de Evaluación y Seguimiento de Proyectos de Innovación y Convergencia (CESPIC) y el Instituto de Ciencias de la Educación (ICE).

Objetivos

Aunque los alumnos que se incorporan al Grado de Biotecnología son disciplinados y muy motivados se suelen mostrar inicialmente reticentes a trabajar en equipo y a que se les evalúe por ese trabajo grupal. Con las actividades diseñadas se pretendió estimular a los alumnos excelentes que se incorporan al Grado de Biotecnología a trabajar en equipo y a desarrollar actividades de aprendizaje de manera autónoma con la supervisión de los profesores y a utilizar el inglés como lengua vehicular en estas actividades.

Además, se pretendía que los profesores de ambas asignaturas dispusieran de material común de trabajo, de manera que los temas tratados en Inglés I estuvieran relacionados con los que habían trabajado los alumnos en Biología Celular y que los alumnos dispusieran de las herramientas lingüísticas adecuadas para realizar los trabajos académicos de Biología Celular en inglés, y que se desarrollaran los aspectos prácticos de colaboración entre asignaturas como era la tutoría conjunta en aula y la evaluación conjunta de inglés y biología.

Propuesta de Innovación y diseño de actividades

Se propuso la actividad “seminario dirigido” que consiste en que los alumnos en grupos de 3 preparan de manera autónoma pero con supervisión de los profesores de inglés y biología un tema de una selección de 10 y lo exponen a sus compañeros en inglés.

De los 19 créditos de Biología Celular se destinaron 3 a seminarios, denominándose “seminarios de Biología Celular”, y se distribuyeron en tres sesiones preparatorias presenciales de hora y media para las que se dispuso de aula informática en la proximidad de la biblioteca de Ingeniería Agronómica y en cinco sesiones de hora y media para presentar los seminarios a razón de dos seminarios por sesión. Se obtuvieron de la Escuela los 3 créditos ECTS propuestos para cuatro grupos de 24 alumnos. La actividad y los requisitos para su evaluación se reflejaron en la Guía Docente de los mencionados cursos. Allí se indicaba que la presentación del seminario valdría el 20% de la nota final. La evaluación de esta actividad se realizó simultáneamente por profesores de biología e inglés.

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Los profesores de Biología Celular recopilaron y elaboraron el material teórico que necesitaban los alumnos para elaborar los seminarios. Los 10 temas seleccionados recogían aspectos del temario relacionados con técnicas de laboratorio propias de la Biología Celular y con histología animal, que no se tratan en clases de teoría o de prácticas. Por su parte los profesores de Inglés I diseñaron actividades lingüísticas a partir del material teórico recopilado por los profesores de Biología Celular. Además, todos los profesores colaboraron en la realización de un dossier con orientaciones a los alumnos para trabajar en grupo y para exponer trabajos en público. El material se puso a disposición de los alumnos en la plataforma PoliformaT, que es la plataforma docente oficial de la Universitat Politècnica. Se estructuró por temas que contenían un resumen incluyendo los puntos más destacados que se debían tratar en el seminario y que estaba disponible en inglés y en castellano, textos breves en inglés aparecidos en revistas de divulgación recientes y videos breves en inglés relacionados con el tema de seminario, páginas web relevantes y actividades en inglés basadas en los textos y videos.

Por otro lado, los profesores de las dos asignaturas colaboraron en el diseño del sistema de calificación elaborando una ficha de calificación conjunta de Biología Celular e Inglés I para la actividad “seminarios de Biología Celular”.

Desarrollo de la actividad y metodología

Para estudiar el impacto de la actividad “seminarios de Biología Celular” en el rendimiento de los alumnos de Biología Celular se estudiaron, por un lado, las notas finales obtenidas por los alumnos que realizaron esta actividad y se compararon con las obtenidas por los alumnos del curso precedente que no realizaron la actividad y, por otro, se analizaron las notas de los grupos ARA, que realizaron la actividad en inglés con el asesoramiento de profesores del Departamento de Lingüística Aplicada y se compararon con las notas de los grupos en castellano (CAST), que realizaron la actividad en este idioma y, por tanto, no fueron asesorados por los profesores de inglés.

Al comenzar el curso con la presentación de la asignatura se informó a todos los alumnos de la disponibilidad de material en PoliformaT y de la conveniencia de consultarlo para escoger el seminario que deseaban preparar.

Durante las tres sesiones preparatorias los alumnos de grupos ARA contaron, además del profesor que les correspondía de Biología Celular, con la presencia de un profesor de inglés que les asesoró de cómo debían hacer una presentación en esta lengua.

En las sesiones de presentación del seminario los alumnos de grupos ARA fueron evaluados simultáneamente por el profesor de Biología Celular y por el profesor de inglés, que utilizaron la ficha de evaluación preparada ad hoc.

Una vez finalizada la actividad se realizó una encuesta a los alumnos de tipo de respuesta cerrada sobre el uso del material del portafolio tanto a los grupos CAST como a los grupos ARA.

Resultados y discusión

De la encuesta realizada sobre la utilización del portafolio preparado por los profesores se observa que el 97% de los alumnos del grupo CAST y el 98% de los alumnos del grupo ARA habían consultado el material disponible del seminario que habían escogido pero sólo el 65% había utilizado el resumen para realizar la actividad. El 58% de los alumnos ARA habían incorporado a su presentación contenido de los textos o vídeos de su tema de seminario frente al 28% de los alumnos CAST. El 66% de los alumnos CAST habían curioseado documentos de otros seminarios frente al 48% de los alumnos ARA, sin embargo, sólo el 35% de ambos grupos habían llegado a leer algún texto o visualizar algún vídeo que no fuera de su seminario. Pese a ello, el 99% de los alumnos CAST y el

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88% de los alumnos ARA consideraron que fue o hubiera sido útil consultar el portafolio para seleccionar el tema de seminario.

Respecto a las notas obtenidas por ambos grupos, ARA y CAST se observa en la Figura 1 cómo las notas son un 21% superiores en los grupos ARA.

Figura 1. Notas obtenidas en la actividad “seminario de Biología Celular” por los alumnos de grupos ARA (en inglés) y de grupos en castellano (CAST). Resultados expresados en porcentaje del total de alumnos de

cada grupo que realizan la actividad.

En general, la percepción del profesorado fue que los alumnos ARA se habían involucrado más en la actividad. En parte, se habían visto beneficiados por el asesoramiento específico por profesores de lingüística para la presentación en inglés. También se habían beneficiado por el hecho de que la mayor parte de las referencias científicas que podían encontrar, tanto en las bibliotecas de Agronomía y General de la Universidad como por internet, estaban en inglés y estos alumnos, que escogen estudiar la carrera utilizando como lengua vehicular el inglés, no sienten rechazo a este tipo de material. Esto queda demostrado en las encuestas de uso del portafolio, en las que se observa que en los grupos ARA el doble de alumnos utiliza el material en inglés respecto a los grupos CAST.

En la Figura 2 se compara el rendimiento de los alumnos del curso previo a la realización de estas actividades con el de los alumnos del curso en el que se incorpora la actividad de seminario considerados en su conjunto (ARA + CAST). Se observa un descenso en el porcentaje de alumnos no presentados y un desplazamiento de notas hacia notas más elevadas (incremento del 133% de sobresalientes en los alumnos que realizan seminarios respecto a los que no los realizan). Hay que tener presente que la actividad vale un 20% de la nota final, por lo que, los alumnos que la han realizado no se sienten predispuestos a abandonar la asignatura. Además esta actividad contribuye en un porcentaje alto a la nota final y, como se observa en la Figura 1 los alumnos obtienen notas excelentes en la actividad. De esta manera se contribuye a mejorar la nota final de Biología Celular.

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Figura 2. Notas finales obtenidas por los alumnos en el curso en que no se realiza la actividad “seminario de Biología Celular” y en el curso en que sí. Resultados expresados en porcentaje del total de alumnos.

Conclusiones

La actividad “seminario de Biología Celular” contribuye a desarrollar competencias de aprendizaje autónomo y colaborativo en los alumnos. La participación en grupos ARA predispone favorablemente a los estudiantes a utilizar material en inglés. Además, el rendimiento alcanzado por los estudiantes supone que el profesorado se siente satisfecho al intervenir en este tipo de actividad.

Esta actividad se ha dirigido a alumnos del grado de Biotecnología por estar favorecida institucionalmente en este sentido pero podría perfectamente adaptarse a las asignaturas de Biología de primer curso de los grados de Ingeniería Agroalimentaria y Forestal que se imparten en la ETSIAMN, por ser los alumnos de perfil similar.

Agradecimientos

Los componentes del grupo Biotechnology and English for Cooperative Learning – BeCool desean agradecer al Instituto de Ciencias de la Educación y a la Comisión de Evaluación y Seguimiento de Proyectos de Innovación y Convergencia de la Universitat Politècnica de València su apoyo para la formación del grupo EICE y la financiación de los Proyectos de Innovación Educativa Ref. A07/11 y Ref. A02/12 que aquí se describen.

Bibliografía

García-Nieto, N., Asensio-Muñoz, I., Carballo-Santaolalla, R., García García, M., y Guardia-González, S. (2005). La tutoría universitaria ante el proceso de armonización europea. Revista de Educación 337, 189-210.

Lasagabaster, D. (2005). La presencia de tres lenguas en el currículo: multilingüísmo en los contextos canadiense y español. Revista de Educación 337, 405-426.

Lee, S., and Bozeman, B. (2005). The impact of research collaboration on scientific productivity. Social Studies of Science 35, 673–702.

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Cámara de flujo variable para la determinación de emisiones de amoniaco del suelo.

J. Lampurlanés1, J. Ovejero2, J. Álvaro-Fuentes3, D. Plaza-Bonilla2 y C. Cantero-Martínez2

1 Departamento de Ingeniería Agroforestal, Universidad de Lleida, Agrotecnio, Unidad Asociada (EEAD-CSIC), Av. Rovira Roure 191, 25198 Lleida, e-mail: jlampur@eagrof.udl.es

2 Departamento de Producción Vegetal y Ciencia Forestal, Universidad de Lleida, Agrotecnio, Unidad Asociada (EEAD-CSIC). Rovira Roure 191, 25198 Lleida.

3 Departamento de Suelo y Agua, Estación Experimental de Aula Dei (CSIC), Avda. Montañana 1005, 50080 Zaragoza.

Resumen

Inspirada en diseños anteriores, se construyó una cámara cerrada-dinámica de flujo variable para medir las emisiones de amoníaco del suelo tras la aplicación de distintos fertilizantes nitrogenados en un experimento de campo.

La cámara se compone de un anillo de cloruro de polivinilo (PVC) de 237 mm de diámetro interno y 100 mm de altura, que se inserta en el suelo, y una tapa de poliamida que cierra el anillo por la parte superior en el momento de la medición. La tapa tiene una junta tórica untada de vaselina para mejorar la estanqueidad. La altura de la tapa sobre el suelo dentro de la cámara es de 40 mm, el área de suelo cubierta por la cámara de 441,2 cm2 y su volumen interior de 1,765 L.

Una bomba de vacío aspira el aire a través de la cámara con un caudal máximo de L·min-1. Antes de entrar en la cámara el aire pasa a través de una solución saturada de ácido bórico, para eliminar el amoniaco, y a través de gel de sílice, para eliminar el vapor de agua. El aire que sale de la cámara pasa a través de 150 ml de una solución 1 M de ácido bórico para recuperar el amoniaco. Como el aire se limpia de amoniaco al entrar en la cámara, el amoniaco recuperado coincide con el amoniaco emitido por el suelo del interior de la cámara.

Es bien conocido que las emisiones de amoníaco del suelo aumentan a medida que lo hace la velocidad del viento hasta los 0,135 m·s-1. Por esta razón, la cámara está equipada con un medidor de flujo y un regulador de caudal de accionamiento manual que permite ajustar el flujo de aire a través de la cámara. De esta forma se puede obtener dentro de la cámara una velocidad del aire similar a la velocidad del viento en el momento en que se realiza la medición.

En cada medición, el aire fluye a través de la cámara durante 3 min. La medición se inicia conectando la bomba de vacío de forma manual y termina cuando un temporizador detiene la bomba de forma automática.

En el laboratorio, las muestras se analizan por colorimetría con un autoanalizador de flujo continuo para determinar el contenido de N.

La cámara se ha mostrado fiable y robusta en su utilización en condiciones de campo. Debido a su volumen el sistema no permite generar velocidades de viento demasiado altas en el interior de la cámara. Esto se puede mejora disminuyendo la altura libre de la cámara sobre el suelo. Se ha detectado también insuficiente hermeticidad entre el anillo de PVC y el suelo que puede solucionarse aumentando la profundidad de inserción de los anillos en el suelo.

Palabras clave: Perdidas de nitrógeno, trampa de ácido, autoanalizador

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Variable flux closed-dynamic chamber for measuring soil ammonia emissions

Abstract

Inspired by previous designs available in the literature, a variable flux closed-dynamic chamber was constructed to measure soil ammonia emissions from the soil after applying different N fertilizers on a field experiment.

The chamber includes a polyvinyl chloride (PVC) ring of 237 mm i.d. and 100 mm long, which is inserted into the soil, then a polyamide lid close the ring on the top at the time of the measurement. The lid has an O-ring greased with Vaseline to improve sealing. The height of the lid over the soil inside the chamber is of 40 mm, the soil area covered by the chamber is of 441.2 cm2. The inner volume of the chamber is 1.765 L.

A vacuum pump sucks the air through the chamber at a maximum flow rate of 12.5 L·min-1. Before entering the chamber the air passes through a saturated solution of boric acid to remove the ammonia, and through silica gel, to remove the water vapour. Once pumped from the chamber, the air passes through a 150 ml of 1 M boric acid solution to recover the ammonia. As the air that enters in the chamber is ammonia-free, the ammonia recovered from the chamber is the one emitted by the soil.

It is well known that ammonia emission from the soil increases due to wind velocity up to 0.135 m·s-1. For this reason, the chamber is equipped with a flow meter and a hand operated flow regulator to adjust air flow through the chamber. In this way it is possible to obtain an air velocity inside the chamber similar to the wind velocity at the time of the measurements.

At each measurement the air flows through the chamber during 3 min. The measurement starts by switching on the vacuum pump manually and finishes when a timer stops the pump automatically.

At the lab, the samples are analysed for N content by colorimetry with a continuous flow auto analyser.

The chamber has proven to be reliable in field conditions. Due to its volume, the system does not generate high wind speeds inside the chamber. This can be improved by reducing the height of the chamber above the ground. It has been determined that inadequate sealing between the PVC ring and the soil that can be fixed by increasing the insertion depth of the ring in the soil.

Keywords: N losses, acid trap, auto analyser

Introducción

La fertilización nitrogenada es una de las operaciones de cultivo con más impacto tanto en la rentabilidad de la explotación, por el coste económico que supone y su efecto en el rendimiento, como en el medio ambiente, por su potencial para la contaminación de freáticos por lixiviación y para la emisión de gases, algunos de ellos de efecto invernadero. Es por tanto de gran importancia el ajuste de las dosis de fertilizante nitrogenado a las necesidades reales del cultivo así como la reducción de las pérdidas por volatilización que se producen tras su aplicación.

De entre las distintas formas de N que se utilizan como fertilizantes, es el N amoniacal uno de los más susceptibles de sufrir estas pérdidas. Esta forma de N se encuentra presente en los purines y estiércoles de los animales, una de las principales fuentes de N para la agricultura allí donde existe una ganadería intensiva, así como formando parte de algunos fertilizantes comerciales.

Uno de los factores más influye en las pérdidas de N por volatilización del amoniaco es el sistema de aplicación. Para poder comparar los distintos sistemas es imprescindible disponer de un medio que permita cuantificar estas pérdidas. De entre los distintos medios que existen para medir las emisiones de amoniaco del suelo, Shah et al. (2006) recomienda la utilización de cámaras cerradas dinámicas cuando se trata de comparar tratamientos. En estas cámaras, en principio cerradas, se establece un flujo de aire conocido y se determinan las emisiones de amoniaco por diferencia entre la concentración de amoniaco del aire que entra y del aire que sale de la cámara.

El flujo de aire que se establece a través de la cámara influye en la velocidad de volatilización del amoniaco (Kissel, Brewer y Arkin, 1977; Cabrera et al., 2001) por lo que es importante poder ajustarlo en función de la velocidad del viento en el exterior para que las condiciones dentro de la cámara sean lo más parecidas posible a las condiciones externas.

El objetivo de este trabajo es presentar el diseño de una cámara cerrada dinámica de flujo variable para la determinación de las emisiones de amoniaco del suelo en condiciones de campo.

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Material y Métodos

La cámara que se presenta consta de un circuito neumático, encargado de generar y controlar el flujo de aire que permite la recogida de las emisiones de amoniaco, y de un circuito eléctrico que acciona la bomba de vacío del circuito neumático y permite controlar el tiempo de medida.

El circuito neumático consta de las siguientes unidades funcionales (Fig. 1):

1. Unidad de limpieza y secado: El objetivo de la limpieza es eliminar el amoniaco que pueda contener el aire entrante. De esta manera el amoniaco que se recoge de la cámara corresponde íntegramente a las emisiones que se han producido en la misma. Para limpiarlo, se hace pasar por una solución saturada de ácido bórico (Fig. 1-B). Luego se pasa por gel de sílice (Fig. 1-C) para reducir su contenido de humedad.

2. Cámara: La cámara propiamente dicha consta de dos partes. Un cilindro de PVC (Fig. 1-F) de 250 mm de diámetro nominal y 6 atmósferas (237 mm de diámetro interior) y 100 mm de altura que se inserta 50 mm en el suelo y se deja instalado para realizar las sucesivas mediciones en el mismo lugar. Una tapa mecanizada en poliamida (Fig. 1-E, Fig. 2-A) con junta tórica para mejorar la estanqueidad y un divisor de flujo (Fig. 1-D) con varias entradas de aire y una salida para mejorar la mezcla del aire en el interior. La cámara cubre un área de suelo de 441,2 cm2 y tiene un volumen de 1,765 L.

3. Unidad de captura de amoniaco (Fig. 1-G): Tiene como misión recoger el amoniaco presente en el aire que sale de la cámara. Contiene 150 ml de una solución de ácido bórico 1 M.

Figura 1: Elementos constituyentes de la cámara para la determinación de emisiones de amoniaco del suelo. Circuito neumático. A, entrada del aire; B, limpieza del aire; C, secado del aire; D, divisor de

flujo; E, tapa de poliamida; F, cilindro de PVC; G, captura de amoniaco; H, válvula de regulación de caudal manual; I, caudalímetro de área variable; J, vaso de decantación y filtro; K, bomba de vacío.

4. Unidad de generación de vacío y regulación del flujo de aire: Para generar el vacío se utiliza una pequeña bomba de vacío (Fig. 1-K) de las utilizadas para el llenado de los circuitos de aire acondicionado (BE-1NSL de ESCOFRED) de 2 m3·h-1 de caudal y 60 W de potencia. Previo a la bomba se sitúa un filtro con vaso de decantación (Fig. 1-K) para protegerla de la entrada de agua. Para poder ajustar el flujo en la cámara a las condiciones de viento exterior en el

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momento de realizar las mediciones se utiliza un regulador de caudal manual (Fig. 1-H) junto con un caudalímetro de área variable (Fig. 1-I) con un rango de medida entre 0,15 y 1,5 m3h-1.

Figura 2: Tapas de poliamida. A, tapa de la cámara; B, anverso de la tapas de los botes de cristal; C, reverso de las tapas de los botes de cristal que muestra la junta de caucho para asegurar la estanqueidad.

Los recipientes de las unidades de limpieza, secado y captura son de cristal. Las tapas originales de chapa delgada de acero se deformaban y no mantenían la estanqueidad. Por ello se mecanizaron unas nuevas tapas en poliamida (Fig. 2-B) que incluyen una junta de caucho (Fig. 2-C) para asegurar la estanqueidad. El tubo utilizado para el circuito neumático es de poliamida de 6 mm de diámetro y las conexiones neumáticas de tipo rápido.

Figura 3: Elementos constituyentes de la cámara para la determinación de emisiones de amoniaco del suelo. Circuito eléctrico. A, batería sellada plomo-ácido; B, inversor de corriente continua a corriente alterna; C, disyuntor magnetotérmico; D, temporizador; E, relé; F, pulsadores marcha y paro.

El circuito eléctrico consta de los siguientes elementos (Fig. 3):

1. Batería sellada plomo-ácido de 12 V y 12 Ah de capacidad (Fig. 3-A). Tiene una autonomía en uso continuado de 1,5 h.

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2. Inversor de onda senoidal modificada que pasa de 12 V en corriente continua a 230 V en corriente alterna, de 150 W de potencia, protegido contra inversión de polaridad (Fig. 3-B).

3. Disyuntor magnetotérmico 0,25 a 0,40 A, 230 V, para proteger el motor de la bomba de vacío ante sobrecargas (Fig. 3-C).

4. Temporizador a la desconexión para controlar el tiempo de medida (Fig. 3-D).

5. Relé industrial de 4 contactos para la automatización (Fig. 3-E).

6. Botonera con pulsadores de marcha, para iniciar la medida, y paro para terminarla de forma manual (Fig. 3-F).

El tiempo de medida se puede modificar. Debe ser menor cuando las emisiones son altas para no saturar la solución de ácido bórico de la unidad de captura. Puede ser mayor cuando las emisiones son bajas para que la cantidad de amoniaco capturada esté por encima del mínimo detectable. Por lo tanto, para una aplicación específica debe ajustarse la cantidad de solución, su concentración y el tiempo de medida. En las determinaciones realizadas con esta cámara el tiempo de medida se ha fijado en 3 minutos. La cámara no requiere calibración ya que recupera todo el amoniaco emitido por el suelo.

El amoniaco capturado en cada medida se analiza en el laboratorio por colorimetría con un analizador de flujo continuo (SealAutoanalizer 3). El analizador debe calibrarse previamente con una serie de disoluciones patrón de amoniaco de concentración conocida, siguiendo el protocolo establecido por el fabricante.

Resultados y Discusión

La cámara que se presenta se ha utilizado pare determinar las emisiones de amoniaco en un ensayo comparativo de fertilizantes nitrogenados minerales y orgánicos con dosis de aplicación de 75 kg N·ha-

1. Se han medido emisiones de amoniaco entre 100 y 700 g de NH3 ha-1·h-1 (Ovejero et al. 2013) y no parece que se haya llegado a saturar la solución de la unidad de captación. Por tanto, la cantidad de 150 ml de solución de ácido bórico 1 M y un tiempo de medida de 3 minutos es adecuado para el rango de emisiones de este ensayo.

El flujo de aire a través de la cámara se ha podido regular fácilmente entre los 0,06 y los 0,75 m3·h-1 que equivale a una velocidad de viento entre 0,002 y 0,028 m·s-1. El valor máximo es inferior al valor de velocidad de viento por encima del cual ya no tiene efecto sobre las emisiones de amoniaco. Esto significa que las emisiones determinadas por la cámara pueden haber sido menores que las que realmente se han producido. Para incrementar el rango de velocidades de viento que puede reproducir la cámara habría que reducir el volumen de la cámara disminuyendo la altura de la misma.

Aunque en el laboratorio se ha conseguido que el equipo sea estanco, en el campo se ha detectado falta de estanqueidad presumiblemente debido al flujo del aire a través del suelo. Para reducir esta vía de flujo no deseado se propone la utilización de anillos de mayor altura que se inserten un mínimo de 10 cm en el suelo.

Después de más de 800 determinaciones sin fallos atribuibles al equipo podemos decir que es de una elevada fiabilidad y lo suficientemente robusto como para su uso en campo.

Conclusiones

La cámara de medida de emisiones de amoniaco que se presenta permite ajustarse a diversos niveles de emisiones mediante la variación de la cantidad y concentración de la disolución captadora de amoniaco y del tiempo de medida. Presenta además una elevada fiabilidad y robustez. No obstante, requiere mejoras para incrementar el rango de velocidades de viento que puede reproducir y para incrementar la estanqueidad.

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Agradecimientos

Este experimento está siendo financiado por la Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología del Gobierno de España (AGL 2010-22050-C03-01). J. Ovejero es investigador en formación con una beca FPI del Ministerio de Economía y Competitividad del Gobierno de España. D. Plaza-Bonilla es investigador en formación con una beca FPU del Ministerio de Educación.

Bibliografía

Cabrera, M.L., Kissel, D.E., Davis, R.C., Qafoku, N.P., and Segars, W.I. (2001). Design and ammonia-recovery evaluation of a wind speed-sensitive chamber system. Soil Science Society of America Journal 65, 1302-1306.

Kissel, D.E., Brewer, H.L., and Aakin, G.F. (1977). Design of a field sampler for ammonia volatilization. Soil Soil Science Society of America Journal 41, 1133-1138.

Ovejero, J., Lampurlanés, J., Cantero-Martinez, C., Plaza-Bonilla, D., and Álvaro-Fuentes, J. (2013). Efecto del sistema de laboreo y el tipo de fertilización sobre la volatilización de NH3 en secanos semiáridos del valle del Ebro. REMEDIA workshop: Zaragoza, Spain 11-12 April, 2013.

Shah, S.B., Westerman, P.W., and Arogo, J. (2006). Measuring ammonia concentrations and emissions from agricultural land and liquid surfaces: A review. Journal of Air & Waste Mangement Association 56, 945-960.

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R. Suay1, G. Gomez-Mataix1, V.Raya2 y J.I. Montero3

1 Centro de Agroingenieria, Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias, Apdo. Oficial, 46113 - Moncada,

Valencia, Spain. Suay_ric@gva.es 2 Dpt. Ornamentales y Horticultura. ICIA. Gran Canaria, Spain 3 Ingenieria y Agronomia de Biosistemas, IRTA, Cabrils, Spain

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La creciente demanda de productos de mayor calidad, en particular respetuosos con el medio ambiente, clama por la reestructuración del sector hortícola en invernadero. En la actualidad, el concepto de "clustering" fomenta los objetivos de sostenibilidad cuando se consideran diferentes industrias en el formato de un polígono agrícola-industrial, es decir un Agroparque. En este contexto, es de vital importancia la mejora de la ventilación natural del polígono de invernaderos, ya que la ventilación inducida por el viento se ve afectada por invernaderos o edificios cercanos. El objetivo de este trabajo fue comparar estrategias de ventilación inducida por el viento en un polígono de invernaderos. Comparamos la eficacia de ventilación de las configuraciones de ventilación básicas: a barlovento, a sotavento y lateral, tanto individuales como combinadas. La configuración básica del polígono fue de 4 invernaderos consecutivos. El invernadero básico era de 80 m x 6 m (diez naves de 8 m de ancho y 6 m de alto) y la distancia de separación entre invernaderos fue 6 m (equivalente a la altura del invernadero). La ventilación se obtuvo por medio de ventanas cenitales dobles, así como de ventanas laterales. Las ventanas admitían dos posiciones: abierta y cerrada. El estudio comparativo se realizó por medio de simulaciones de dinámica de fluidos computacional que se llevaron a cabo con un código de análisis de uso general (Ansys Fluent). Se hicieron simulaciones RANS puesto que para comparar es suficiente con conocer el flujo promediado. El perfil de viento de entrada fue logarítmico con 6 m/s de velocidad de aire a 2 m de altura, que representa un flujo atmosférico turbulento. La eficacia de la ventilación inducida por el viento se determinó como el promedio de las velocidades de aire en el interior de cada invernadero. Los resultados mostraron que el primer invernadero del lado de barlovento siempre es el mejor ventilado independientemente de la configuración de ventilación. Los resultados también mostraron que la combinación de ventanas laterales y cenitales fue siempre la mejor opción, independientemente de qué ventanas cenitales se abrieran (barlovento o sotavento). La ventilación lateral individual se comportó mejor que las cenitales de barlovento y sotavento consideradas también individualmente.

Palabras clave: agroparque, benchmark, dinámica de fluidos computacional (CFD), barlovento, sotavento.

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The increasing demand for higher quality products, in particular of environmentally friendly quality, claims for restructuring the greenhouse horticulture production sector. At present, the concept of “clustering” fosters sustainability goals when considering different industries in the format of an agricultural-industrial estate: an Agropark. In this context it is of key importance the improvement of overall Agropark greenhouse natural ventilation, but only wind driven ventilation is affected by nearby greenhouses or buildings. The aim of this study was to comparing wind driven ventilation strategies in a cluster of greenhouses. The efficacy of basic ventilation configurations has been compared: windward, leeward, and side ventilations alone as well as their combinations. The basic Agropark configuration was 4 greenhouses in a row. The basic greenhouse was a multispan of 80 m long (ten spans of 8 m) and 6 m high and the separation distance between greenhouses was 6 m (equivalent to the greenhouse height). Wind driven ventilation was operated by means of double ridge and side vents. The vents were full open or closed. The study was done by means of Computational Fluid Dynamics simulations that were carried out with a general purpose analysis code (ANSYS Fluent). For comparison

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purposes just the mean physics involved in the ventilation process are needed, so that a RANS approach was considered. The inlet wind profile was logarithmic with 6 m/s air velocity at 2 m height which represented an atmospheric turbulent flow. The efficacy of wind driven ventilation was determined by the mean air velocities inside each greenhouse. Results showed that first or wind side greenhouse was always the best ventilated one. The results also showed that the combination of ridge vents with side vents gave better results regardless windward or leeward ridge vents were opened. Side ventilation alone performed better than windward and leeward ridge ventilation alone as well.

Keywords: agropark, Computational fluid dynamics (CFD), leeward ventilation, windward ventilation.

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La creciente demanda de productos de mayor calidad, en particular respetuosos con el medio ambiente, y las diversas normas y estándares actuales (de ámbito europeo hasta local) que definen el sector agrícola requieren de una reestructuración del sector de la horticultura de invernadero. En los últimos años se han llevado a cabo numerosos proyectos para tratar de identificar y resolver los problemas medioambientales. El Análisis del Ciclo de Vida (ACV) ha sido la herramienta básica para identificar los puntos críticos de la cadena de producción, ayudando así a implementar políticas sostenibles. Hoy en día, importado de la ecología industrial, el concepto de "clustering" (Ayres, 2002) ha comenzado a ser considerado en la agricultura. Se puede definir como la concentración geográfica de empresas y organizaciones que se interrelacionan y tienen objetivos comunes. En agricultura, este tipo de sitios se conoce como agroparques y, en este caso, polígonos de invernaderos (Montero et al., 2012). Este enfoque es ciertamente aplicable y de gran interés para España. De hecho, debido al aumento de la competencia, las infraestructuras para el cultivo protegido, es decir los invernaderos, se encuentran en proceso de renovación y transformación. En este contexto, es de suma importancia la mejora de la ventilación natural de los invernaderos en el agroparque. En particular, en este estudio nos fijamos en la ventilación inducida por el viento, ya que es el tipo de ventilación esencialmente afectado por los edificios y los invernaderos vecinos en un polígono de invernaderos.

La imposibilidad actual de llevar a cabo ensayos experimentales reales debido a la inexistencia de agroparques, en el sentido de parques diseñados y planificados, y no meras concentraciones de invernaderos adaptados a la forma de las antiguas parcelas y lindes, nos llevó a considerar un enfoque basado en el modelado y simulación de ventilación mediante dinámica de fluidos computacional (CFD, por sus siglas en inglés). En este estudio, que es exploratorio y comparativo, la CFD se revela como una herramienta muy adecuada, ya que nos ha permitido cubrir un caso teórico que no existe en la realidad. El principal problema de este enfoque es la validación. Este problema se ha superado en parte con el uso de la misma modelización, condiciones de contorno y ajustes del simulador para todos los casos simulados. Sólo cambió la configuración de ventanas para la ventilación.

Hasta ahora, la modelización y la simulación de la ventilación inducida por el viento se ha centrado en invernaderos individuales: todo tipo de invernadero (túnel, monocapilla, multicapilla), todo tipo de configuración de la ventilación (lateral, barlovento, sotavento, doble cenital), y sus combinaciones; y ya sea aislado o rodeado de otros edificios, cortavientos, etc. Por lo general, la dirección del viento ha sido considerada perpendicular a las ventanas, lo que ha permitido simulaciones 2D. Más recientemente, se han considerado simulaciones 3D con diferentes direcciones del viento. A veces, se han considerado otros parámetros como la presencia del cultivo o las mallas anti-insectos que han sido modelizados como un medio y un salto porosos, respectivamente. Se han publicado muchos trabajos en este tema. Como es imposible citarlos a todos, para tener una idea general de todo lo que se ha hecho hasta ahora, el lector puede referirse a los trabajos de revisión de Reichrath y Davies (2002), y Bournet y Boulard (2010).

En cuanto a la configuración del modelo CFD, se han realizado algunos estudios comparativos relativos a los modelos de turbulencia. No hay acuerdo ni compromiso en cuanto al modelo de turbulencia más adecuado para simular la ventilación impulsada por el viento de los invernaderos,

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pero al final se ha generalizado el uso del modelo k-épsilon (o sus variantes). Esto se ha debido probablemente a la estabilidad del cálculo y la convergencia (Suay et al., 2011).

El objetivo de este estudio fue comparar estrategias de ventilación inducida por el viento en un polígono de invernaderos teórico. Las estrategias de ventilación estudiadas fueron la ventilación cenital a barlovento y a sotavento, y la ventilación lateral individualmente, así como sus combinaciones.

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El Agroparque teórico considerado se compone de 4 invernaderos similares en línea. La variable de configuración del Agroparque fue la configuración de las ventanas, que daba lugar a las distintas estrategias de ventilación comparadas. Los cuatro invernaderos del polígono tenían la misma configuración de ventilación y estaban separados entre sí por la misma distancia.

La Figura 1 muestra la forma básica del invernadero y sus dimensiones. Cada invernadero estaba compuesto por 10 vanos (naves) de 8 m, es decir tenía una longitud de 80 m, y 6 m de altura. Se realizaron simulaciones 2D porque se pudo ignorar los efectos 3D del flujo, ya que los invernaderos eran lo suficientemente anchos y el perfil de viento incidente era perpendicular a las ventanas. La ventilación se realizó por medio de ventanas cenitales dobles (o de mariposa) y ventanas laterales, por tanto se consideraron las configuraciones de ventilación: cenital a barlovento y a sotavento, y lateral de forma individual; y las combinaciones de lateral con barlovento y con sotavento. Las ventanas admitían dos posiciones: cerradas o abiertas 100%. La distancia de separación entre invernaderos estaba referenciada a la altura del invernadero (H = 6 m).

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Las simulaciones se realizaron con un software de simulación de dinámica de fluidos de propósito general, ANSYS Fluent (ANSYS Inc., Canonsburg, PA, EE.UU.). La malla realizada era no estructurada y estaba compuesta de triángulos (2D). El dominio de simulación (Figura 2) era lo suficientemente grande como para que los límites no afectaran los resultados. Así, siguiendo las directrices de Franke et al. (2007) la extensión del dominio en el eje longitudinal fue de 5H delante del primer invernadero (flujo de aproximación), y de más de 15H detrás del último invernadero; la altura de dominio fue de 6H (la altura del invernadero más 5H). Se consideró un enfoque RANS porque, con fines de diseño y comparación, solo se necesita el efecto promedio del flujo, y no su dinámica. Se empleó el modelo de turbulencia k-épsilon estándar. Se utilizó también un perfil de viento logarítmico (6 m/s a 2 m de altura) como condición de velocidad de entrada al dominio, así como una condición de flujo de salida (outflow) para el extremo de sotavento, y finalmente una condición de simetría en la parte superior del dominio. La velocidad del viento considerada aseguraba que los efectos de flotabilidad eran mínimos y por lo tanto la ecuación de la energía no se activó, se simularon así condiciones isotérmicas. Todas las partes sólidas del modelo (suelo y paredes del invernaderos) se consideraron paredes con la condición de no deslizamiento y con la longitud de rugosidad predeterminada. La estabilidad del cálculo y el proceso de convergencia se controlaron a través de los residuales y, también, de la evolución de la velocidad en algunos puntos críticos del dominio. Las diferentes simulaciones se consideraron convergidas cuando los residuales y las velocidades en puntos críticos permanecieron bajos y constantes.

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La eficacia de la ventilación se evaluó en términos de la velocidad media del aire dentro de cada invernadero. Consideramos otros parámetros para evaluar la eficacia de la ventilación, pero una veces por no ser posible la comparación entre casos (por ejemplo, el flujo de masa en el caso de ventilación doble cenital presentaba líneas de flujo cortocircuitadas que en realidad no ventilaban), y otras veces porque daban los mismos resultados relativos, se eligió la velocidad media del aire en el interior del invernadero por ser el parámetro más fácil de calcular y de entender.

Por lo tanto, se simuló un caso para cada estrategia o configuración de ventilación (5 casos), calculamos la velocidad media del aire en el interior de cada uno de los invernaderos (1 al 4) de cada caso, y representamos estos valores en la Figura 3.

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Los resultados obtenidos se muestran en la Figura 3. Puesto que se trata de un estudio comparativo, y además con simulaciones de un caso teórico del que no hay datos para validar, el primer paso fue comprobar su validez, en este caso consistencia, de los resultados. En este sentido, se puede señalar que el primer invernadero, el que se enfrenta al flujo de aproximación a barlovento, fue siempre el mejor ventilado como cabía esperar. Es decir, presentó el mayor valor de velocidad media del aire en su interior, independientemente de la configuración de ventilación utilizada. Igualmente para el primer invernadero, la ventilación a barlovento da mejores resultados. También, como cabía esperar, la eficacia de ventilación descendió hacia sotavento, eso sí tendiendo a un valor asintótico a partir del cual ya no importa cuántos invernaderos en fila existan.

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En el caso de las estrategias de ventilación consideradas individualmente, se observó que la ventilación lateral es la mejor o más eficaz, seguido por la ventilación a barlovento (en particular para el primer invernadero) y finalmente la ventilación a sotavento. Si bien, las diferencias entre estrategias se van haciendo más pequeñas a medida que avanzamos hacia los invernaderos de sotavento. También es interesante señalar que la estrategia de ventilación a barlovento es la que más penaliza al segundo invernadero.

Cuando actúan en combinación (lateral-barlovento y lateral-sotavento) la diferencia entre ambas estrategias de ventilación es mínima y siguen el mismo patrón, es decir el primer invernadero de barlovento es el que mejor ventila (alrededor de el doble mejor en términos de velocidad media del aire en el interior del invernadero).

La diferencia de eficacia de ventilación entre estrategias individuales y combinadas es de algo más del doble a favor de las combinadas. Y hasta los invernaderos más a sotavento gozan de una mayor eficacia de ventilación combinada que la mejor ventilación individual. Por ello, será conveniente utilizar ventanas laterales en combinación con las cenitales.

En definitiva, excepto para el primer invernadero de barlovento, la estrategia de ventilación a sotavento resulta en una eficacia de ventilación similar a la de barlovento, tanto individualmente como en combinación con ventanas laterales.

Es importante señalar que estos resultados son válidos para el caso del polígono de invernaderos teórico estudiado, es decir que el viento incidente es perpendicular a las ventanas y la distancia de separación entre invernaderos es equivalente a la altura H de los mismos. Así, por ejemplo, Gómez-Mataix et al. (2013) mostraron que la eficacia de la ventilación en polígonos de invernaderos depende en gran medida de la separación entre invernaderos.

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Este trabajo muestra un estudio comparativo de las posibles estrategias de ventilación inducida por el viento en un polígono de invernaderos teórico o agroparque, que se define como la concentración geográfica, organizada y planificada, de invernaderos y los servicios relacionados (proveedores, logística, eliminación de residuos, etc.). Las estrategias de ventilación estudiadas fueron la ventilación lateral, la cenital a barlovento y la cenital a sotavento, así como sus posibles combinaciones, es decir lateral con barlovento y lateral con sotavento.

El estudio comparativo se realizó por modelización y simulación con la herramienta de dinámica de fluidos computacional ANSYS Fluent, y sólo se consideró el caso general de cuatro invernaderos (80 x 6 m2) en fila separados la distancia equivalente a su altura (H = 6 m). Los ajustes y configuración del programa de simulación fueron siempre los mismos a efectos de comparación. A falta de datos reales con los que validar los resultados del estudio, se atendió a la consistencia de los resultados.

La estrategia de ventilación individual más eficaz para el polígono de invernaderos estudiado fue la ventilación lateral. Las otras dos estrategias de ventilación (barlovento y sotavento) ofrecieron resultados similares a partir del segundo invernadero. La ventilación a barlovento sólo benefició notablemente al primer invernadero (el de barlovento), a cambio de perjudicar un poco más al segundo que es el que tuvo el peor resultado de eficacia de la ventilación.

Las estrategias de ventilación combinadas (lateral con barlovento y lateral con sotavento) dieron como resultado una mayor eficacia de ventilación que las estrategias individuales en todos los casos. La diferencia entre ambas estrategias fue mínima, incluso para el primer invernadero, que también sale notablemente beneficiado en ambos casos, con eficacias de ventilación que doblan las del segundo invernadero.

Por último, es importante hacer hincapié en que este fue un estudio comparativo donde sólo se ha considerado una configuración de polígono de invernaderos. Además, no se ha tenido en cuenta la

1197

presencia de cultivos (aunque podría considerarse que están alineados con el flujo) ni la presencia de mallas anti-insectos en las ventanas.

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Los autores agradecen al Instituto Nacional de Investiación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA) la financiación de este trabajo (Contrato de Investigación RTA2008-0109-C03).

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1198

Calidad postcosecha de jínjoles cultivados bajo riego deficitario

J. Navarro-Rico1*, F. Artés-Hernández1,2, P.A. Gómez2, M. Otón2, A. Galindo3, N.Z. Cruz3, A. Torrecillas3 y F. Artés1, 2

1 Grupo de Postrecolección y Refrigeración. Dpto. Ingeniería de Alimentos. Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT). Paseo Alfonso XIII, 48. 30203 Cartagena, Murcia, España. Tel. +34 968 325750

*e-mail: jnr1@alu.upct.es 2 Instituto de Biotecnología Vegetal (IBV). UPCT. Campus Muralla del Mar, Edificio I+D+I. 30202 Cartagena,

Murcia, España. 3 Departamento de Riego. Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura (CSIC). CC 164. 30100

Espinardo, Murcia, España.

Resumen

La sequía típica de las áreas agrícolas del sureste mediterráneo español, ha impulsado el desarrollo de estrategias de riego deficitario controlado (RDC) en sus cultivos. Este trabajo estudia el efecto del RDC sobre la calidad postcosecha y vida comercial de jínjoles (Ziziphus jujuba). En el campo se establecieron tres tratamientos de riego: Testigo (T0) donde el cultivo fue sometido a un sobrerriego hasta alcanzar el 112,34 % de la evapotranspiración (ETc), Riego Medio (T1) donde al cultivo se le aplicó el 64,19 % de la ETc, y Sin Riego (T2) en el que no se aplicó ningún riego durante el periodo de maduración del fruto. Tras la recolección, efectuada por criterios comerciales, los jínjoles se conservaron 37 días a 5ºC y 90 % HR, seguidos de una comercialización simulada de 5 días a 15ºC. Los parámetros de calidad analizados fueron color, pH, acidez titulable (AT), sólidos solubles totales (SST), calibre y pérdidas de peso y por podredumbres. Como se esperaba los frutos del tratamiento T2 presentaron el menor calibre. Tras la conservación, los frutos del tratamiento T2 mostraron el mayor contenido en SST. Tras la comercialización no hubo diferencias en el color, pH y AT entre tratamientos de riego. La principal conclusión fue que los jínjoles de Riego Medio (T1) mostraron una calidad superior, desde la recolección hasta la comercialización, a los regados convencionalmente, ahorrando 912,1 m3 ha-1 de agua.

Palabras clave: Ziziphus jujuba, estrés hídrico, conservación refrigerada, calidad, vida comercial.

Postharvest quality and shelf-life of Chinese jujube grown under deficit irrigation

Abstract

The typical great scarcity and low availability and quality of water in the Spanish Mediterranean agrosystems, mainly in the southeast, have led to the performance of deficit irrigation strategies (DI). In this work, the effect of DI on the quality parameters at harvest and after chilling storage and commercialization of Chinese jujube (Ziziphus jujuba) fruits was studied. The irrigation treatments were: Control (T0), trees watered at 112.34 % of crop evapotranspiration (ETc), Half Irrigation (T1), trees irrigated at 64.19 % of ETc, and Without Irrigation (T2) where no irrigation was applied during the fruit development stage. Harvested fruits at commercial stage were stored for 37 days at 5ºC and 90% RH, followed by a simulated retail sale period of 5 days at 15ºC. Throughout storage and shelf-life the total soluble solids (TSS), pH, titratable acidity (TA), colour, caliber, weight loss and decay were monitored. As expected, T2 fruits showed the lowest caliber at harvest. After cold storage T2 fruits showed the highest TSS levels. After both cold storage and shelf-life periods, no differences in TA, pH and colour among irrigation treatments were found. As main conclusion, T1 fruits showed better quality at harvest and after cold storage and retail sale periods than that of T0, while saving 912.1 m3 ha-1 of water.

Keywords: Ziziphus jujuba, water stress, cold storage, quality, shelf-life.

1199

Introducción

El riego deficitario controlado (RDC) es una eficaz técnica que permite un gran ahorro agua. Chalmers y Ende (1975) mostraron que el déficit de agua tenía un gran efecto sobre el crecimiento vegetativo de los árboles frutales, pero que el efecto sobre los frutos era menor, lo cual permitió establecer la base del RDC de que se puede mantener la producción ahorrando una cantidad considerable de agua de riego. El jinjolero o azufaifo (Zizyphus jujuba Mill.) es originario de China, donde se cultiva desde hace más de 4.000 años (Melgarejo y Salazar, 2003). Es muy tolerante a la sequía, por lo que en su cultivo especialmente en las áreas del sureste peninsular español, se pueden aplicar estrategias de RDC que permitan ahorrar gran cantidad de agua sin disminuir la producción ni la calidad. Por otra parte, el jínjol es un fruto de gran calidad y alto valor nutritivo, ya que es rico en vitamina C y aminoácidos (Kader, 2011; Wang et al., 2011), que se recomienda almacenar hasta 2-3 meses a 3-10ºC y 75-85% HR, para reducir pérdidas y evitar los daños por frío (Kader, 2011). El presente trabajo estudia el efecto de dos RDC sobre la calidad del jínjol durante su conservación refrigerada y comercialización.

Material y Métodos

Los jínjoles provenían de una plantación situada en Albatera (Alicante), cuyo cultivo fue supervisado por el Departamento de Riego del Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura. Los tratamientos de riego aplicados fueron: T0 o testigo, el cultivo se sobrerregó hasta alcanzar el 112,34 % de la evapotranspiración (ETc), con un consumo de agua de 2128,4 m3 ha-1; T1, se regó hasta alcanzar el 64,39 % de la ETc, con un consumo de agua de 1216,3 m3 ha-1; T2, supresión del riego durante el periodo de maduración del fruto. Los tratamientos de RDC se llevaron a cabo entre los días 202 y 238 del 2011.

Tabla 1. Agua aplicada (m3

ha-1) en el cultivo entre los días 202 y 238 de 2011

T0 T1 T2

Agua aplicada

2128,4 1216,3 0

% ET0 112,34 64,19 0

T0 = Testigo, sobrerregado; T1 = Riego medio; T2 = Sin riego

Condiciones de almacenamiento

Los frutos se recolectaron el 2 de septiembre con criterios comerciales y se transportaron unos 80 km hasta la Planta Piloto de la Universidad Politécnica de Cartagena donde se almacenaron en la oscuridad a 5ºC hasta la mañana siguiente. Los frutos se seleccionaron para eliminar aquellos con defectos y se seleccionaron frutos de tamaño y aspecto similar para distribuirlos aleatoriamente en lotes de 3 repeticiones de 35 frutos cada una. Los frutos se almacenaron durante 37 días a 5ºC y 90% HR y tras el almacenamiento se simuló un periodo de comercialización de 5 días a 15ºC. Las determinaciones de calidad se realizaron por triplicado sobre 10 frutos por tratamiento al inicio, tras 37 días a 5ºC y tras los 5 días de comercialización.

Color

El color se midió en 3 puntos equidistantes de la piel y de la pulpa de 10 jínjoles por repetición, empleando un colorímetro compacto triestímulo (Minolta CR-300, Ramsey, N.J., EE.UU.) con un objetivo de 8 mm de diámetro, con placa de referencia C (Y= 94.3; x=0.3142; y=0.3211, iluminador

1200

estándar CIE, 2º observador). Los valores se expresaron como parámetros Hunter luminosidad (L*), saturación de color (Chroma) y tono (ángulo Hue -Hº-) (Artés-Hernández et al., 2003).

Sólidos solubles totales (SST), pH y acidez titulable (AT)

Estas determinaciones se realizaron a partir de zumo extraído con una licuadora (Moulinex, Barcelona, España) de 10 jínjoles deshuesados. Los SST se determinaron con un refractómetro digital (Atago N1, Tokio, Japón) y se expresaron en ºBrix a 20ºC. El pH se determinó con un pHmetro (Crison 501, Barcelona, España). La AT (g ác. málico 100 mL-1) se analizó valorando 5 mL de zumo con NaOH 0,1N hasta pH 8,1 (AOAC, 1984) con un titulador electrónico (Metrohm 716 DMS Titrino, Swiss).

Calibre

El calibre se midió tanto en el eje longitudinal como en el ecuatorial de 10 jínjoles mediante un calibre digital electrónico (Mannesmann, Barcelona, España).

Pérdidas de peso y podredumbres

Para calcular las pérdidas de peso se empleó una balanza de 0,01g de precisión (Metler, Madrid, España) y se expresaron en porcentajes del peso inicial. Las pérdidas por podredumbres se calcularon pesando los frutos podridos de cada lote por separado y se expresaron en porcentaje del peso total.

Resultados y Discusión

Color

Figura 1. Evolución durante 37 días a 5ºC y 5 días a 15ºC de los parámetros de color (Chroma, Hue y L*)

en la piel y la pulpa de jínjoles sometidos a tres tipos de riego.

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50

L*

Días

L* piel

T0 T1 T2

25

30

35

40

45

50

55

60

0 10 20 30 40 50

Chr

oma

Días

Chroma piel

0

50

100

150

200

250

300

350

0 10 20 30 40 50

Hue

Días

Hue piel

82

84

86

88

90

92

94

96

98

0 10 20 30 40 50

L*

Días

L* pulpa

T0 T1 T2

15

20

25

30

35

40

45

0 10 20 30 40 50

Chr

oma

Días

Chroma pulpa

270

275

280

285

290

295

300

0 10 20 30 40 50

Hue

Días

Hue pulpa

1201

Tras la conservación refrigerada en la pulpa descendieron los valores de L*, Chroma y Hº, y todavía más tras la comercialización (Figura 1). En la piel, Chroma y L* descendieron tras el almacenamiento, aunque mucho menos que en la pulpa. Las diferencias entre los tipos de riego fueron más pronunciadas en el Hº: inicialmente los frutos T2 mostraron un color marrón muy diferente al tono más verde de los T0 y T1. Al final de la refrigeración las tonalidades de los frutos T1 y T2 se igualaron, mientras que la del T0, aunque descendió, siguió siendo diferente a la de los dos tratamientos de RDC.

Sólidos solubles totales, pH, y acidez titulable

Como ocurrió al inicio, los SST tras la conservación y la comercialización fueron tanto mayores cuanto más restrictivo en agua fue el riego (T2 >T1>T0) (Figura 2). Ello concuerda con los resultados de Cui et al. (2008) acerca de que los jínjoles sometidos a más restricción de agua contenían más SST. Durante la conservación y comercialización no se produjeron cambios significativos en los SST de los jínjoles de los tres tratamientos de riego. No se conocen otros trabajos sobre la conservación refrigerada del jínjol y la evolución de sus atributos de calidad.

Figura 2. Evolución durante 37 días a 5ºC y 5 días a 15ºC del contenido en SST (ºBrix) de jínjoles

sometidos a tres tipos de riego. Lsd de los tratamientos y el tiempo, con un pvalor � 0,05 = 2,20

El pH mostró una tendencia no significativa de aumento en los frutos de los tres tipos de riego tras la conservación, seguida de una tendencia no significativa de disminución durante la comercialización, sin diferencias entre tratamientos de riego.

Figura 3. Evolución durante 37 días a 5ºC y 5 días a 15ºC del pH de jínjoles sometidos a tres tipos de

riego. Lsd de los tratamientos y el tiempo, con un ��������������������

En concordancia con los cambios de pH, no se observaron diferencias significativas en la AT entre tratamientos de riego ni tras la conservación, ni tras la comercialización (Figura 4).

5

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

ºBri

x

Días

Sólidos Solubles Totales

T0 T1 T2

3,9

4,0

4,1

4,2

4,3

4,4

4,5

4,6

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

pH

Días

pH

T0 T1 T2

1202

Figura 4. Evolución durante 37 días a 5ºC y 5 días a 15ºC de la AT (mg ác. málico 100 g-1 peso fresco) de jínjoles sometidos a tres tipos de riego. Lsd de los tratamientos y el tiempo, con un pvalor � 0,05 = 0,03

Calibre

Los calibres de los frutos de los tres tratamientos de riego presentaron diferencias entre sí (Tabla 1), siendo mayores, como se esperaba, los de los frutos que recibieron más agua (T0 >T1>T2). Estos resultados concuerdan con los de Cui et al. (2008) quienes mostraron que el déficit de riego durante el desarrollo de los jínjoles proporcionaba frutos con menor tamaño.

Tabla 2. Calibre longitudinal y ecuatorial de jínjoles sometidos a tres tipos de riego.

Tratamiento Calibre Longitudinal Calibre Ecuatorial

T0 24,30A 23,06A

T1 20,78B 19,65B

T2 17,45C 16,23C

Calibre longitudinal Lsd pvalor ≥ 0,05 = 1,08; Calibre ecuatorial Lsd pvalor ≥ 0,05 = 1,14

Pérdidas de peso y por podredumbres

Figura 5. A: Evolución durante 37 días a 5ºC y 5 días a 15ºC de las podredumbres en jínjoles sometidos a tres tipos de riego. Lsd tratamiento pvalor � 0,05 = 0,97; Lsd tiempo pvalor � 0,05 = 0,79. B: Pérdidas de

peso tras 37 días a 5ºC de jínjoles sometidos a tres tipos de riego.

Los frutos testigo mostraron las mayores pérdidas de peso tras la conservación y la comercialización (Figura 5). Los frutos que menos peso perdieron fueron los T1. Tras la conservación, en los frutos T2 casi no hubo podredumbres. En los tres tratamientos de riego las podredumbres de los jínjoles, debidas

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

0,20

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Aci

dez

tota

l g

ac. m

álic

o/10

0 g

pes

o fr

esco

Días

Acidez total

T0 T1 T2

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 10 20 30 40 50

%

Días

Podredumbres

T0

T1

T2

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

Pérdidas de peso

%

Pérdidas de peso

��

�

��

1203

a Penicillium spp, aumentaron tras la comercialización, pero fueron significativamente menores en T2. Este aumento de podredumbres concuerda con lo expuesto por Wang et al. (2011), quienes mostraron que el jínjol es muy sensible al podrido en la postrecolección. Considerando las pérdidas por ambos conceptos, sólo los frutos de T2 se consideran aptos para superar este proceso a escala comercial.

Conclusiones

- La restricción del riego provocó un menor tamaño de los jínjoles y un mayor contenido en SST que los cultivados sin restricción de agua hasta el final de la conservación refrigerada, pero los SST se igualaron tras la comercialización.

- Mientras las pérdidas de peso fueron similares en los frutos de los tres tipos de riego, las menores pérdidas por podredumbres ocurrieron en los Sin Riego durante el desarrollo del fruto.

- Tras 37 días a 5ºC y 90-95% HR y una comercialización de 5 días adicionales a 15ºC, sólo los jínjoles del Riego Medio mostraron una calidad y unas pérdidas globales adecuadas para su posible aplicación a escala comercial. Con ello se ha mostrado que se pueden producir estos frutos sin perjudicar su calidad comercial y, al mismo tiempo, ahorrar 912,1 m3 ha-1 de agua de riego, aunque se requieren más estudios para optimizar estos resultados.

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1204

Optimización del procedimiento de obtención de extractos acuosos altamente bactericidas y antioxidantes de cáscaras de frutas utilizando la

metodología de superficie de respuesta.

D. González Gómez1*,V. Cardoso2,3, D. Bohoyo2, MC. Ayuso3, J. Delgado-Adámez2

1 Department of Analytical Sciences. National University of Distance Education (UNED). Paseo Senda del Rey,

9, 28040 Madrid (Spain) 2 Technological Institute of Food and Agriculture (INTAEX). Junta de Extremadura. Avda. Adolfo Suárez s/n,

06007 Badajoz (Spain) 3 Agricultural Engineering School. Extremadura University. Avda. Adolfo Suárez s/n, 06007 Badajoz (Spain)

Resumen

Actualmente las demandas de productos alimentarios saludables y seguros, ausentes de conservantes y antioxidantes sintéticos se han visto incrementadas de forma notoria. En este contexto, los extractos vegetales tienen un futuro prometedor debido a sus altos contenidos en compuestos bioactivos, especialmente en los contenidos de compuestos fenólicos y polifenólicos que poseen actividad microbicida y antioxidante. Por esta razón, los extractos vegetales pueden ser la base de muchas aplicaciones, incluyendo la conservación de productos frescos y procesados. En este trabajo se presenta la metodología para la obtención de extractos de piel de naranja altamente bioactivos. El ajuste de las condiciones de extracción se ha realizado mediante la aplicación de metodología de diseño de experimentos y superficie de respuesta, considerando todas aquellas variables con influencia en el sistema. Los contenidos fenólicos totales y la actividad antioxidante se han empleado como variables de respuesta. Los extractos obtenidos mediante esta metodología, mostraron un alto contenido en compuestos fenólicos y actividad antimicrobiana contra E. coli y L. innocua (experimentos in-vitro). Finalmente, para probar la aplicabilidad de los extractos, éstos fueron añadidos como aditivos a zumo de manzana, reduciendo de forma importante el pardeamiento y la carga microbiana.

Palabras clave: extractos de piel de naranja, pardeamiento, aditivo natural, microbicida

A standardized procedure to obtain bacterize and highly antioxidant aqueous extracts

from fruit peels using response surface methodology

Abstract

In recent years there is a growing demand for healthy and safe food, without added preservatives or synthetic antioxidants. In this regard, plant extracts have promising future due to their high contents of bioactive compounds, especially in phenolic and polyphenolic compounds that exhibit antimicrobial and antioxidant activities. For this reason, the plant extracts could form the basis of many applications, including the preservation of fresh and processed foods. In this work, the methodology to obtain orange peel extracts with high bioactive properties is presented. To adjust the extraction conditions, experimental design and response surface methodology were applied to establish the optimum value of all the experimental variables that have influence in the extraction system. Total phenolic contents and antioxidant activity values were used as response parameter. The peel extracts, obtained with the proposed methodology, exhibited a high content of phenolic compounds, high antioxidant and antimicrobial activity, against E. coli and L. innocua (in-vitro experiments). Finally, to demonstrate the feasibility of the peel extracts, they were used as natural additive in apple juice reducing significantly juice browning and the microbial load for both bacteria.

Keywords: Orange peel extracts; juice browning; natural additive; microbicide.

1205

Introduction

Vegetal products are a natural source of bioactive compounds with high biological activity mainly due to their antioxidant activity. Numerous studies have established positive correlation between the ingestion of these active compounds through the diet with a reduction of the incidence of some chronic diseases related with oxidative processes (Urquiaga and Leighton, 2000; Ugartondo et al. 2006). Besides these healthy properties through the direct intake of potential bioactive foodstuff, there is a growing interest of using these natural compounds extracted from plants as additive in processed and raw food. Phenolic and polyphenolic compounds are more likely the most abundant phytochemicals present in plants (Dreosti, 2000). Among them, flavonoids constitute the main subgroup (Hertog et al., 1993) that have been proved to have a high antioxidant activity (Pokorny et al., 2001), and therefore they are potentially adequate to provide oxidative stability when they are used as food preservatives (Shi et al., 2001) avoiding the used of synthetic chemical compounds. Apart from that, extracts obtained from plants exhibit antimicrobial activity (Delgado-Adámez et al., 2012a, Delgado-Adámez et al, 2012b) due to their high contents of terpenoids, tanines, quinones, phenolic acids and polyphenols (Calvo et al., 2006; Lee and Lee, 2010). Thus, the aim of this research is to establish the procedure to obtain highly antioxidant aqueous extracts from orange peels and assess its suitability as natural antioxidant additive and preservative when added to foodstuff.

Materials and methods

Plant material: The study carried out in this research was performed with orange peels (Citrus sinesis (L.) Osbeck, cv. Valencia Late). Oranges were peeled after cleaned with sodium hypochlorite, and the resulting peels were frozen at -40ºC until used.

Bacteria strains: Bacterial cultures used in this study were obtained from the Spanish type culture collection (CECT) of Valencia University. The following bacterial strains were used in the screening of the antimicrobial spectrum of the extracts: Escherichia coli 45 and Listeria innocua 910.

Experimental design and response surface methodology: Experimental Design (ED) and Response Surface Methodology (RSM) are proposed for designing and optimizing the independent variables that affect the process to obtain aqueous extracts from fruit peels. The process has been designed in two steps: first, the experimental conditions affecting the extraction were optimized, and second those that affect the drying process of orange peels. Table 1 summarizes the experimental conditions for the optimization process after applying a Central Composite Design (CCD).

Table 1. Experimental design architecture used to optimize by means of the response surface methodology the aqueous extractive procedure of the highly functional orange peel extracts. The optimization process is achieved

in two steps: the aqueous extraction and the orange peels desiccation. (Time is expressed in minutes and

temperature in ºC)

Aqueous extractive stepa Orange peels drying stepb

Sample Temperature Time Sample Temperature Time 1 50.1 197.50 1 40.7 701 2 53.0 145.00 2 145.3 701 3 53.0 250.00 3 93 9.44 4 60.0 123.25 4 93 1390 5 60.0 197.50 5 93 701 6 60.0 271.75 6 56 212 7 67.0 145.00 7 130 212 8 67.0 250.00 8 56 1190 9 69.9 197.50 9 130 1190

aConcentration of 50g/200 mL and particle size of 0.3-0.5 mm. bConcentration of 35 g/200 mL, particle size of 0.3-0.5 mm and the extractive conditions fixed at 57ºC and 71 minutes.

1206

Aqueous extraction process: Orange peels were defrosted and dried in a heat chamber (Selecta, model 210) at the optimized drying time (x1) and temperature (x2). Once the peels were appropriately dried in a heat chamber, they were grinded until obtaining a particle size, ranging between 0.3-0.5 mm. With this particle size the interaction between the aqueous phase and the fruit material was fostered. At the end of this first stage, 25.0 grams of the dried peel powders were added to 200 mL of ultrapure water. The aqueous solution was heated at the optimized temperature (x3) during (x4) minutes (optimized time) in an orbital shaker (P-Selecta, Unitronic OR) using 97 oscillations per minute.

Total phenolic contents of peel extracts: The total phenolic contents (TPC) were assessed by the colorimetric method proposed by Lima et al. (2005).

Total antioxidant activity: The antioxidant activity of peel extracts was assessed using in-vitro and in-vivo in order to have a clearest idea about the functionality of the obtained extracts.

In-vitro determination of the total antioxidant activity: The in-vitro total antioxidant activity was evaluated from the aqueous extracts according to procedure proposed by Cano et al. (1998) slightly modified. The results were expressed as mg of Trolox/100 g of peel extracts.

In-vivo determination of the total antioxidant activity: The in-vivo total antioxidant activity was assessed following the procedure described by Arias et al. (2008) using fresh-made apple juice (cv. Granny Smith).

In-vitro determination antimicrobial activity: The antimicrobial activity values were studied for the peel extracts following the procedure previously established by Delgado-Adámez et al. (2012a).

In-vivo determination antimicrobial activity: The fresh-made apple juice (cv. Granny Smith) was prepared as described in previous section and then pasteurized for 5 minutes at 121°C. Appropriate quantities of orange extracts were transferred into different flasks containing 20 mL of apple juice to obtain final concentrations of 0.2, 0.5, 1.0 and 2.0 %. A control sample was prepared by transferring an equivalent amount of water to 20 mL of apple juice. Two mL (about 107 CFU mL-1) of each bacterium was inoculated into flasks under aseptic conditions and the solutions were incubated at 37º C for 24 h. Ten milliliter of solution was dissolved in 90 mL of 0.1% sterile peptone water (Universalpepton M66 MERCK). A 1 mL aliquot of the solution was poured into sterilized petri-plates in quadruplet, and 10-15 mL of Glucose Chloramphenicol Agar (MERCK), prepared as directed by the manufacturer, was then added. When solidified, plates were incubated at 37ºC for 20–24 h. The colonies developed after incubation were counted and expressed as colony forming units per mL of culture (CFU mL-1).

For statistical studies SPSS 17.0 software was used (SPSS Inc. Chicago, IL, USA). For the analytical parameters, data were expressed as means ± SD of three independent analysis and samples. Mean values were compared using the ANOVA test, and when significant differences (p<0.05) were observed between mean values Tukey test was applied. Correlations were estimated with the Pearson test at p<0.05 and at 0.01 significance levels. The experimental design and the evaluation of the response surface experiments were addressed with the Unscrambler 9.8 software (CAMO Process AS, Oslo, Norway).

1207

Results and discussion

Optimization of the extraction procedure: Experimental design (ED) combined with response surface methodology (RSM) was used to optimize the experimental variables that have a significant influence in the process to obtain the aqueous extracts from orange peels. The response variables evaluated for each experiments, and then used in the RMS, were the values of total phenolic contents (TPC) (y1), total antioxidant activity (TAA) (y2), the bactericide action against Escherichia

coli (E. coli) (AAEC) (y3) and Listeria innocua (L. innocua) (AALI) (y4) were used a responses variables according to the experiments listed in Table 1. After the analysis of these results using the RSM, it was found that the experimental data for the extraction procedure fitted to quadratic polynomial equations. Although ANOVA results indicate that quadratic models are significant (p model <0.05) and without lack of fit (p>0.05) for all cases, the determination coefficient (R2) and multiple correlation coefficient (r) are only satisfactory to describe TPC and AAEC. Thus, the model is better described using TPC as response, and therefore these models were used to establish the better extraction conditions. The maxima values of TPC were obtained when extraction temperature was fixed at 57ºC and 71 minutes (Figure 1). In these conditions, the RSM predict a theoretical content of TPC of 228.99 mg gallic acid/100 g sample. In order to prove the predictability power of the proposed model, peel extracts were obtaining in the optimum conditions and the TPC of the obtained extracts was 212.19±0.89 mg gallic acid/100 g sample, that is within the same order as the theoretical value proposed by the model.

Figure 1: Response surface for the optimization of the experimental conditions to obtain orange peel extracts using the total phenolic contents (TPC) as

response

Figure 2: Response surface for the optimization of the experimental conditions for the drying step

using the inverse total phenolic contents (1/TPC) as response

Optimization of the desiccation process of orange peels: The experimental conditions carried out to optimize the drying conditions are summarized in Table 1, and the variables that were evaluated as response were the same as those used in the optimization of the extraction procedure: TPC (y1), TAA (y2), AAEC (y3) and AALI (y4). These responses were obtained using the optima extraction conditions optimized in previous step. After analyzing the results obtained from the RSM it was observed that the experimental data for the desiccation process fitted to quadratic polynomial equations. According to the ANOVA results, all models are significant (p model <0.05) and without lack of fit (p>0.05) in all cases, thus adequate to optimize the experimental variables involved in the desiccation process. In addition, all the four models exhibit adequate determination (R2) and multiple correlation coefficients (r). Following the same reasoning as in the previous step, TPC model was employed to optimize the drying process (Figure 2). According to this RS figure, the higher contents

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of phenolic compounds are obtained when the drying time is over 200 minutes and desiccation temperature is over 90 ºC (in the response surface figure correspond with the minima area since the 1/TPC is used as response). According to these results, the most appropriate drying conditions were fixed at 701 minutes and 145.3 ºC.

In-vivo antioxidant and bactericide activity: In order to test the potential effects of orange peel extract, it was applied to fresh-made apple juice with the aim of testing the in-vivo antioxidant and bactericide activity for different concentration of peel extracts added to the apple juice (0.2, 0.5, 1.0 and 2.0 % of extract). The in-vivo antioxidant activity was assessed for the four different extracts concentrations listed above, and the results were compared with those obtained for the traditional chemical antioxidants SO2 (0.4 mg SO2/100 mL of apple juice) and ascorbic acid (0.36mM/100 mL of apple juice). The results of this study are summarized in Figure 3. According to these results, the most effective agent to prevent juice browning was SO2 followed by the peel extracts at 2.0 %, in both cases the inhibition rate was over 90 %. The lower inhibitory effect was found when the juice was doped with ascorbic acid (60 % inhibition rate).

Figure 3. Inhibition of apple juice browning according to the different treatments assessed: sulfur dioxide

(0.4 mg SO2/100 mL juice), ascorbic acid (0.36 mM/100 mL juice) and different extract concentrations (0.2, 0.5, 1.0 and 2.0 %)

Finally, the bactericide effects of peel extracts were assessed when they were added to the apple juice previously inoculated with E. coli and L. innocua at the same concentration level (Figure 4). The in-

vivo experiments corroborated the results obtained in the in-vitro assays performed, since the presence of peel extracts reduced the presence of bacteria in the inoculated juices. In the case of E. coli extracts concentrations of 0.5 % reduced to 0 the presence of these bacteria, while in the case of L. innocua the same result was achieved when 1% extracts were added to the juice. The major effect observed for E.

coli could be attributed to the acidic characteristics of juice (Arosnsson and Rönner, 2001).

Figure 4. In-vitro microbicide activity against L. innocua (right figure) and E. coli (left figure).

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Acknowledgements

Los autores agradecen al Gobierno de Extremadura (D.G. de Ciencia y Tecnología) y al Fondo Social Europeo por la financiación (Proyecto GR10006). D.B.G. agradece al Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA) su contrato de investigación.

Conclusions

In this paper an aqueous extractive procedure is proposed to obtain highly functional extracts from orange peels. Experimental design and response surface methodology have been used to optimize all the operational conditions with the aim of obtaining extracts with high concentrations of polyphenolic compounds, high total antioxidant activity and antimicrobial activity against E. coli and L. innocua. We have found the most effective extracts were obtained after drying the orange peels at 145.3ºC during 701 minutes, and when the extracts were obtained at 57ºC during 71 minutes. Finally, the extracts were successfully applied to apple juice reducing the browning at the same rate as synthetic antioxidant and reducing to 0 the presence of E. coli and L. innocua in inoculated juices when the extract concentration was over 0.5 to 1 %.

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1210

Evaluación de la capacidad para el procesado mínimo de diferentes cultivares de nectarina

M. C. Fuentes-Pérez1*, S. Nogales-Delgado1, C. Ayuso-Yuste2 y D. Bohoyo-Gil1.

1Instituto Tecnológico Agroalimentario (INTAEX). Avda. Adolfo Suárez s/n, 06071, Badajoz. *e-mail: mariacarmen.fuentesp@juntaextremadura.es

2Escuela de Ingenierías Agrarias, Universidad de Extremadura. Avda. Adolfo Suárez s/n, 06007, Badajoz. Resumen

La fruta mínimamente procesada es cada vez más demanda debido a que su calidad es similar a la del producto fresco, además de por sus propiedades beneficiosas y su comodidad de consumo. Sin embargo, durante el procesado se merma la integridad de los tejidos vegetales. Una de las principales alteraciones que limita la vida útil de estos productos es el pardeamiento, el cuál es resultado de la acción de la enzima polifenoloxidasa sobre los compuestos fenólicos vegetales. El pardeamiento tiene un impacto significativo sobre la calidad de los productos mínimamente procesados, ya que conduce a cambios en la apariencia y en las propiedades organolépticas del alimento. Esto podría afectar a la aceptabilidad por parte del consumidor, lo que podría llevar a la exclusión de estos productos del mercado. La nectarina (Prunus persica (L.) Batch) es una fruta codiciada debido a su sabor y contenido nutricional, por esta razón el objetivo de este estudio fue evaluar el comportamiento de cuatro cultivares de nectarina de pulpa amarilla, ‘Early Top’, ‘Nectaprima’, ‘Bio Top’ y ‘Venus’, cosechados en maduración comercial y mínimamente procesados. Inicialmente, la fruta fue seleccionada y lavada con una solución de hipoclorito de sodio (100 mg / L). A continuación, se realizó el procesado (pelado y cortado) en sala blanca a 8 ºC y los gajos resultantes se lavaron con agua corriente (4 ºC), se secaron mediante la aplicación de una corriente de aire (4 min). Finalmente se envasaron en barquetas de polipropileno con atmósfera pasiva durante 9 días a 4 ºC. Las muestras se analizaron a día 0, 3, 6 y 9 de almacenamiento. Los parámetros estudiados fueron sólidos solubles totales (SST), acidez titulable(AT), pH, color, potencial de pardeamiento (BP), contenido fenólico total (CFT) y actividad polifenoloxidasa (PPO). Como conclusión, los cultivares ‘Early Top’ y ‘Nectaprima’ fueron los que presentaron una mejor adaptación al procesado mínimo, ya que mostraron los mejores resultados de calidad. Sin embargo, los cultivares restantes, debido a su CFT, SST y AT, no deberían descartarse, precisándose más estudios en técnicas de conservación.

Palabras claves: Nectarina, procesado mínimo, pardeamiento, contenido fenólico, polifenoloxidasa.

Evaluation of suitability for minimal processing of different nectarine cultivars

Abstract

Minimally processed fruit are demanded due to their fresh-like quality characteristics, coupled with beneficial health properties and convenience. However, plant tissue integrity is damaged during processing. One of the major alterations that limit the shelf-life of these products is browning caused by polyphenol oxidase activity on plant phenolic compounds. Browning has a significant impact on the quality of fresh-cut products as it leads to changes in the appearance and organoleptic properties of food. This could affect consumer acceptability, resulting in the exclusion of these products from markets. Nectarine (Prunus persica (L.) Batch) is a sought-after fruit due to its flavor and functional content, for this reason the aim of this study was to evaluate the behavior of four yellow-flesh nectarine cultivars, 'Early Top', 'Nectaprima', 'Big Top' and 'Venus', harvested at commercial ripeness and minimally processed. Initially, the fruit was selected and washed with a sodium hypochlorite solution (100 mg / L). Then it was processed (peeling and cutting) in a clean room at 8ºC, washing them in tap water (4ºC) and drying them. Finally, they were storage nine-day at 4ºC in modified atmosphere packaging. Samples were analyzed at 0, 3, 6 and 9 days of storage. The parameters evaluated in study were total soluble solids (TSS), titratable acidity (TA), pH, color, browning potential (BP), total phenolic content (TPC) and polyphenol oxidase activity (PPO). As conclusion, ‘Early Top’ and ‘Nectaprima’ cultivars showed the best

1211

quality results and therefore a promising suitability for minimal processing. Nevertheless, the remaining cultivars (especially ‘Big Top’) should not be ruled out due to their high phenolic content, TSS and TA, being necessary further conservation techniques (such as antioxidant application).

Keywords: Nectarine, minimal processing, browning, total phenolic content, polyphenol oxidase.

Introducción

Debido al estilo de vida del consumidor moderno la demanda de alimentos saludables como son los productos mínimamente procesados listos para consumir aumenta cada día. Actualmente, la frutas tienen un gran interés debido a la presencia de compuestos bioactivos como vitaminas (C y E), carotenoides, flavonoides y ácidos fenólicos que pueden actuar como antioxidantes naturales (Robles-Sánchez et al., 2007). Estudios recientes han confirmado que los fenoles naturales ofrecen propiedades saludables, así como un papel importante en la protección contra numerosas alteraciones patológicas como arterioesclerosis, disfunción cerebral, cáncer y enfermedades infecciosas (Haminiuk et al., 2012).

Estos productos se caracterizan por ser muy perecederos y por tener una vida útil muy limitada, la cual está determinada principalmente por el cultivar y por los cambios en sus propiedades sensoriales. El pardeamiento de los tejidos vegetales es un problema habitual que aparece como consecuencia de la acción de polifenoloxidasas (PPO) sobre los compuestos fenólicos (Soliva-Fortuny et at., 2001; Arias et al., 2008, Toivonen y Brummell, 2008; Oms-Oliu et al, 2010; González-Buesa et al., 2011, Barbagallo et al., 2012). Este pardeamiento proporciona un aspecto poco deseable para el consumidor, por lo que lo convierte en un punto muy importante a tener en cuenta a la hora de trabajar con frutas mínimamente procesadas. Del mismo modo, con el fin de encontrar el cultivar más adecuado, es esencial estudiar la respuesta de distintos cultivares de una misma especie al estrés sometido durante el procesado mínimo. (Gorny et al., 1998; Arias et al., 2008; Hodges y Toivonen, 2008; Oms-Oliu et al., 2010), ya que puede haber una gran diversidad de comportamientos (Hodges y Toivonen, 2008).

Las nectarinas son bastante apreciadas por sus características funcionales y por su calidad. Son varios los trabajos que tenían como objetivo caracterizarlas y mejorar su periodo de almacenamiento, calidad y composición funcional durante la postcosecha (Crisosto y Crisosto, 2005; Iglesias y Echeverría, 2009). Por todo esto, el objetivo de este estudio fue comparar la capacidad de cuatro cultivares de nectarina (‘Early Top’, ‘Nectaprima’, ‘Big Top’ and ‘Venus’) para el procesado mínimo, prestando una atención especial a parámetros de calidad, contenido en compuestos fenólicos y actividad PPO.

Materiales y Métodos

Cuatro cultivares de nectarina de pulpa amarrilla (Prunus persica (L.) Batch) suministrados por ACOPAEX S.A. (Extremadura, España) fueron utilizadas para el estudio: ‘Early Top’, ‘Nectaprima’, ‘Big Top’ and ‘Venus’ (recolectadas en este orden). Los frutos fueron cosechados en madurez comercial, transportados a nuestras instalaciones, seleccionados para eliminar frutos dañados o defectuosos y almacenados a 4 ºC hasta su uso. Inicialmente, se llevó a cabo un pre-lavado con una disolución de NaClO de 100 mg L-1 (ajustado a pH 6,5 con ácido cítrico). En la sala blanca, y manualmente, las nectarinas se pelaron y cortaron en gajos. Seguidamente, estos gajos se lavaron en agua a 4 ºC durante 2 min para, a continuación, secarlos mediante la aplicación de una corriente de aire (4 min). Finalmente, 100 g de cada cultivar se envasaron en barquetas de polipropileno termoselladas con film y se almacenaron 9 días a 4 ºC. Los análisis se llevaron a cabo los días 0, 3, 6 y 9 de almacenamiento.

Se midieron los parámetros físico-químicos SST, expresados en ºBrix, empleando un refractómetro RE40; AT (expresada en porcentaje de ácido málico) y pH, que se determinaron utilizando el valorador Mettler Toledo T50. Las medidas colorimétricas se realizaron mediante el uso de un

1212

colorímetro triestímulo Minolta CR-200, obteniéndose los resultados en coordenadas del espacio CIELAB (L*, a* y b*).

El potencial de pardeamiento se realizó siguiendo el método propuesto por Arias et al. (2008) con algunas modificaciones, el cual mide la absorbancia a 440 nm del jugo de nectarina homogeneizado, centrifugado y filtrado. Para la determinación del contenido fenólico total (mg gálico 100 g-1 de fruta) se siguió el método espectrofotométrico (760 nm) descrito por Lima et al., (2005) ligeramente modificado, mediante el uso del reactivo Folin-Ciocalteau. Se utilizó ácido gálico (Sigma-Aldrich) como patrón externo. La actividad PPO (expresada en Unidades de Actividad Enzimática (UAE) g-1 min-1) se determinó espectrofotométricamente a 400 nm como describieron Soliva-Fortuny et al. (2001) con modificaciones, y utilizando una disolución de catecol (0,07 M) como sustrato. Se llevaron a cabo 4 réplicas por cada cultivar y día para todas las determinaciones, excepto para el color que se realizaron 20 medidas. Para el análisis estadístico, se usó el programa SPSS 18.0 mediante un análisis de varianza de una vía (ANOVA) y cuando se detectaron diferencias estadísticas se aplicó el test Tukey (p < 0,05) de comparación de medias.

Resultados y Discusión

En general, todos los cultivares sufrieron un ligero descenso de SST durante el almacenamiento, aunque este comportamiento fue significativamente diferente entre cultivares (datos no mostrados). ‘Venus’ resultó ser el cultivar con una mayor concentración de SST, mientras que ‘Early Top’ mostró los valores más bajos. Esto podía estar relacionado con la fecha de recolección, siendo los cultivares más tardíos los que presentaron los valores más altos. A pesar del procesado, los resultados obtenidos son similares a los encontrados por Legua et al., (2011) para nectarinas enteras. Lo mismo le sucedió a AT para todos los cultivares. El valor más alto fue, de nuevo, para ‘Venus’, encontrándose los más bajos en ’Nectaprima’ y ‘Big Top’. Según González-Buesa et al., (2011), una disminución en este parámetro puede ser debida a la aceleración de la respiración en los tejidos. Autores como Crisosto y Crisosto (2005) han puntualizado que las nectarinas presentan un amplio rango de AT y SST dependiendo del cultivar.

La reducción de L* se emplea frecuentemente como indicador del pardeamiento de los tejidos en fruta mínimamente procesada (Gorny et al., 1998; Arias et al., 2008; González-Buesa et al., 2011). Sin embargo, analizando los resultados recogidos en la Tabla 1, todos los cultivares sufrieron aumentos de L*, lo que se debía a una deshidratación y decoloración de la superficie. Este comportamiento se conoce como “white blush” o rubor blanco y ha sido descrito en productos mínimamente procesados como nectarina, melocotón y zanahoria (Gorny et al., 1998; Toivonen y Brummell, 2008). Observando la Tabla 1 puede verse como ‘Venus’ presentó el incremento más bajo de L* y fue el cultivar en el que menos descendió a*, lo que puede ser debido al elevado pardeamiento que presentó desde el comienzo del almacenamiento. (Figura 1).

Tabla 1. Parámetro a* (a día 9), incremento de a* e incremento de la luminosidad (L*) en los cultivares de nectarina mínimamente procesadas almacenados a 4 ºC durante 9 días.

Early Top Nectaprima Big Top Venus

a* -9,69 ± 2,1 -7,11 ± 2,24 -9,18 ± 2,1 -5,54 ± 2,3

∆a* -1,21 ± 2,64 -2,61 ± 3,96 -1,16 ± 3,44 -0,66 ± 3,68

∆L* 6,28 ±5,41 7,00 ± 4,01 4.90 ± 4,26 0,67 ± 3,99

La Figura 1 muestra la evolución del potencial de pardeamiento durante el almacenamiento. Puede verse que ‘Early Top’ y ‘Nectaprima’ mostraron los valores más bajos, hasta cuatro veces inferiores (en promedio) si los comparamos con los valores de ‘Venus’, posiblemente debido al menor CFT (Figura 2a) y la menor actividad PPO (Figura 2b) en dichos cultivares, ya que ambos parámetros son determinantes en el pardeamiento enzimático (Arias et al., 2008; González-Buesa et al., 2011).

1213

Además, el excesivo pardeamiento de ‘Venus’ también se hace evidente en el color, puesto que fue el cultivar con el valor de L* más bajo a día 9 y el que mostró los valores de a* más elevados durante el almacenamiento.

Figura 1. Potencial de pardeamiento durante el almacenamiento para todos los cultivares de nectarina. Para cada día, letras distintas indica diferencias significativas entre cultivares por el test Tukey (p < 0,05).

En lo que se refiere a la evolución de CFT (Figura 2), puede decirse que ‘Venus’, y en menor medida ‘Big Top,’ mostró los valores más altos durante todo el almacenamiento, siendo el cultivar que sufrió el aumento más acusado en compuestos fenólicos, más del doble, lo que concuerda perfectamente con los resultados de BP y PPO. Según Tomás-Barberán y Espin, (2001) la síntesis de novo de CFT puede ser la respuesta de los tejidos vegetales al estrés sometidos durante el procesado.

Figura 2. Contenido Fenólico Total (CFT) (a) y actividad polifenoloxidasa (PPO) (b) al comienzo y al final

del almacenamiento para todos los cultivares de nectarina. Para cada día y parámetro, letras distintas indica que hay diferencias significativas por el test de Tukey (p < 0,05).

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1214

Conclusiones

Podemos concluir que ‘Early Top’ y ‘Nectaprima’ fueron los cultivares que mejor se adaptaron al procesado mínimo, si se tiene en cuenta al pardeamiento como parámetro principal de calidad y, en consecuencia, la influencia que ejercen fenoles y PPO sobre éste. Sin embargo, dado el alto valor funcional de los compuestos fenólicos, debería estudiarse la utilización de tratamientos adicionales de conservación a fin de minimizar la oxidación y el pardeamiento de las muestras. Así pues, no se descarta la utilización de los demás cultivares en futuros trabajos.

Agradecimientos

Los autores agradecen al “Proyecto RITECA, Red de Investigación Transfronteriza de Extremadura, Centro y Alentejo, cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) a través del Programa Operativo de Cooperación Transfronteriza España-Portugal (POPTEC) 2007-2013 (Proyecto 0318_RITECA_4_E)” por la financiación. Al Gobierno de Extremadura (D.G. de Ciencia y Tecnología) y al Fondo Social Europeo por la financiación (Proyecto GR10006) y a ACOPAEX Sociedad Cooperativa por la fruta suministrada. D.B.G. agradece al Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA) su contrato de investigación. S.N.D. y M.C.F.P. agradecen al Gobierno de Extremadura y al Fondo Social Europeo la beca concedida (TEC 08084 y TE10016).

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1216

Influencia de la cisteína sobre la calidad visual de ciruela mínimamente procesada.

S. Nogales-Delgado1, M. C. Fuentes-Pérez1*; D. Bohoyo-Gil1.

1Instituto Tecnológico Agroalimentario (INTAEX). Avda. Adolfo Suárez s/n, 06071, Badajoz. *e-mail: mariacarmen.fuentesp@juntaextremadura.es

Resumen

En los últimos años, el consumo de productos mínimamente procesados y listos para el consumo ha aumentado. Los productos IV-Gama retienen las características tanto nutricionales como organolépticas del producto entero con una calidad aceptable. Las frutas son una fuente natural de compuestos como flavonoides y ácidos fenólicos, los cuales se ha demostrado que tienen efectos beneficiosos para la salud. En concreto, las ciruelas son una de las frutas de hueso más extendidas en los mercados y contienen una gran cantidad de compuestos bioactivos. Sin embargo, los compuestos fenólicos y la enzima polifenoloxidasa (PPO) son, en general, responsables directos de las reacciones enzimáticas de pardeamiento, las cuales producen cambios poco deseables como como la aparición de pigmentos pardos en los tejidos. Este deterioro tiene un considerable impacto visual que disminuye la calidad comercial de los productos mínimamente procesados. Por lo tanto, se hacen necesarias medidas conservativas como el uso de tratamientos antioxidantes. El objetivo de este estudio, fue comparar el efecto de tratamientos antipardeamiento basados en cisteína sobre un cultivar de ciruela (Prunus salicina cv. Angeleno), centrándose en la calidad visual. Como resultado, el efecto beneficioso de la cisteína fue claramente probado atendiendo a los parámetros de color y, especialmente, a la inspección visual. Sin embargo, la efectividad de la cisteína estuvo influenciada por el pH, siendo éste un importante parámetro a tener en cuenta.

Palabras claves: procesado mínimo, ciruela, cisteína, tratamiento antioxidante, color.

Influence of cysteine on visual quality of minimally processed plum Abstract

Consumption of minimally processed and ready to eat products has been increased nowadays. Fresh-cut products retain both nutritional and organoleptic characteristics of the whole product with an acceptable quality. Fruits are a natural source of antioxidant compounds such as flavonoids and phenolic acids that have also been demonstrated to have beneficial health effects. Besides, plums are one of the most widespread stone fruits in market and they contain large amounts of these bioactive compounds. However, phenolic compounds and polyphenol oxidase (PPO) are, in general, directly responsible for enzymatic browning reactions, which produce undesirable changes such as appearance of brown color. This deterioration has a considerable visual impact that decreases the commercial quality of fresh-cut products. Therefore, conservative measurements, such as the use of antibrowning treatments, are needed. The aim of this study was to compare the effect of cysteine antibrowning treatments on a plum cultivar (Prunus salicina cv. Angeleno), focusing on visual quality. As a result, the beneficial effect of cysteine was clearly proved according to color parameters and especially visual inspection. However, cysteine effectiveness was influenced by pH, being the latter an important parameter to take into account.

Keywords: Minimal processing, plum, cysteine, antioxidant treatment, color.

Introducción

Los productos mínimamente procesados son cada vez más demandados por los consumidores, quienes buscan frutas y hortalizas listas para consumir y fáciles de usar. Éstos son productos muy perecederos, por lo que es necesario el uso de técnicas de conservación como son los tratamientos con agentes antioxidantes. Varios estudios han utilizado lavados con cisteína para eliminar el pardeamiento, uno de los principales causantes de la pérdida de calidad de la fruta (Koukounaras et al., 2004; Oms-Oliu et al., 2010). La cisteína es un inhibidor muy

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efectivo de la actividad PPO, puesto que captura las o-quinonas mediante la formación de productos incoloros. Sin embargo, se ha visto que la cisteína puede tener efectos indeseables en la apariencia y en el metabolismo de los productos mínimamente procesados, probablemente debido a su concentración y al pH de la disolución (Brecht et al., 2004; Cabezas-Serrano et al., 2013).

Las ciruelas son bastante populares, debido, principalmente, a sus propiedades biológicas, beneficiosas para la salud. Estas propiedades saludables se les atribuyen, entre otros, a los compuestos fenólicos, los cuales se ha demostrado que retrasan la absorción de glucosa, inhiben la oxidación in vitro de lipoproteínas de baja densidad y, además, pueden actuar como agentes preventivos contra enfermedades crónicas como diabetes, afecciones cardiacas y cáncer (Lee et al., 2009; Rendina et al, 2012). Las ciruelas tienen un alto contenido funcional y son muchos los trabajos que han abordado su caracterización y estudiado que técnicas son las más útiles en la preservación de su calidad y vida útil (Wu et al., 2011; Ozturk et al., 2012; Singh and Singh, 2012).

Por todo esto, el objetivo de este estudio fue comparar el efecto de varios tratamientos con cisteína a sobre ciruela mínimamente procesada, evaluando, principalmente, la calidad visual y los compuestos funcionales.

Materiales y Métodos

El estudio se llevó a cabo en ciruelas (Prunus salicina Lindl cv. Angeleno) suministradas por el centro de investigación agrícola “Finca La Orden-Valdesequera” en la campaña 2012. Los frutos fueron prelavados (150 mgL-1 NaClO) y seleccionados para conseguir un tamaño de fruto uniforme. Una vez en la sala blanca (8 ºC) las ciruelas se pelaron con un pelador automático (Pelamatic S. L., Valencia, España) y se cortaron manualmente en gajos. Durante 120 segundos los gajos se sumergieron en dos soluciones de lavado consistentes en agua destilada (muestras control, TC) y 5 g L-1 de cisteína, 10 g L-1 de lactato de calcio y 10 g L-1 de ácido ascórbico (muestras tratamiento, T1). A continuación, la fruta se secó con aire frío durante 4 minutos. Finalmente, los gajos se envasaron (aproximadamente 80 g) en tarrinas de polipropileno (PP) de 250 ml (Alta Barrera S. L., Barcelona, España) y en atmósfera modificada pasiva. Las barquetas se almacenaron 7 días a 4 ºC. Los análisis se llevaron a cabo los días 0, 3, 5 y 7.

Se determinaron los parámetros físico-químicos SST, expresados en ºBrix, empleando un refractómetro RE40; AT (expresada en % ácido málico) y pH, que se determinaron utilizando el valorador Mettler Toledo T50. Las medidas colorimétricas se realizaron mediante el uso de un colorímetro triestímulo Minolta CR-200, obteniéndose los resultados en coordenadas del espacio CIELAB (a*, b* y L*). El ángulo de tono (hº) fue calculado mediante la Ecuación (1).

hº = arctan b* / a* (1)

El potencial de pardeamiento se realizó siguiendo el método propuesto por Arias et al. (2008) con algunas modificaciones, el cual mide la absorbancia a 440 nm del jugo de ciruela homogeneizado, centrifugado y filtrado. Para la determinación del contenido fenólico total (mg gálico 100 g-1 de fruta) se siguió el método espectrofotométrico (760 nm) descrito por Lima et al., (2005) ligeramente modificado, mediante el uso del reactivo Folin-Ciocalteau. Se utilizó ácido gálico (SIGMA-ALDRICH) como patrón externo. Se llevaron a cabo 4 réplicas de cada cultivar y día para todas las determinaciones, excepto para el color que se realizaron 20 medidas. Por último, un panel formado por diez miembros realizó una evaluación de la calidad global (centrado en la apariencia visual) siguiendo una escala hedónica similar a la descrita por Cabezas-Serrano et al. (2013). Las muestras eran presentadas a los panelistas en sus envases y se les pedía que evaluasen la inhibición del pardeamiento (IP), inhibición de la deshidratación (IDH) y la calidad global (CG). La escala de puntuación (EP) fue: 0 = inaceptable, 2 = no comercializable; 5 = aceptable; 7 = bueno; 10 = óptimo. Un grado intermedio (EP = 5) fue considerado como el límite de la capacidad de venta, y una puntuación de 2 como el límite de comestibilidad.

Para el análisis estadístico, se usó el programa SPSS 18.0 mediante un análisis de varianza de una vía (ANOVA) y cuando se detectaron diferencias estadísticas se aplicó el test Tukey (p < 0,05) de comparación de medias.

Resultados y Discusión

El T1 fue seleccionado como tratamiento de lavado por ser el que mejor resultados obtuvo en experiencias previas (datos no mostrados). Por un lado, fue la concentración de cisteína más efectiva a la cual la fruta no se veía alterada, puesto que hay trabajos, como el de Martins et al. (2011), en los que se ha puesto de manifiesto

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que la cisteína puede alterar el sabor y el aroma en frutas. Y por otro lado, el ajuste del pH con ácido ascórbico (3,92) favorecía el poder antioxidante de la cisteína y evitaba el mal olor. Varios autores han resaltado la importancia de ajustar el pH de la solución de cisteína. Éstos vieron que medios con pHs cercanos a la neutralidad mejoraron la inhibición del pardeamiento (Gorny et al., 2002; Gómez-López et al., 2008; Cabezas-Serrano et al., 2013). En nuestro caso optamos por un pH un poco más ácido con el fin de conseguir un efecto antimicrobiano.

Centrándonos ya en la comparación entre TC y T1, se vio que no había diferencias significativas en cuanto a SST y AT entre ellos (datos nos mostrados). Sin embargo, sí hubo diferencias significativas en lo que se refiere a los datos de color (Figura 1). Teniendo en cuenta que descensos de L* e incrementos de a* implican mayor pardeamiento, puede decirse que T1 mostró un menor pardeamiento, ya que, a pesar de que a* aumentó durante todo el almacenamiento (al igual que en las muestras control), al inicio de éste mostró los valores de a* más bajos y la luminosidad fue superior durante los 7 días. Además, los cambios en la intensidad de pardeamiento para T1 fueron despreciables para los panelistas.

Figura 1. Evolución de los párametros L* y a* durante el almacenamiento (7días) para los tratamientos TC y T1. Letras diferentes para un mismo día indica que hay diferencias significativas por el test de

Tukey (p < 0,05).

En la Figura 2 se muestra la evolución del potencial de pardeamiento para ambos tratamientos durante el almacenamiento. Como se puede ver, TC mostró los valores más elevados durante todos los días de estudio, lo cual puede ser debido al efecto de la cisteína en T1, la cual, a un pH óptimo, podría reducir la actividad PPO como se vio en el estudio sobre alcachofas realizado por Cabezas-Serrano et al. (2013). A pesar de tratarse de ciruela mínimamente procesada, los resultados de CFT son similares a los encontrados en la literatura (Díaz-Mula et al, 2009; Lozano et al, 2009). Cabe destacar que el contenido fenólico fue bastante superior en T1 durante todo el almacenamiento, hasta un 30% superior a TC, debido probablemente a la inhibición de la actividad PPO y al efecto antioxidante de la cisteína.

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Figura 2. Evolución del Potencial de Pardeamiento (BP) y del Contenido Fenólico Total (CFT) (b) durante el almacenamiento para los tratamientos TC y T1. Letras diferentes para un mismo día indica que hay

diferencias significativas por el test de Tukey (p < 0,05).

Desde el punto de vista de los panelistas, hubo diferencias claras en cuanto a calidad entre tratamientos. Durante el periodo completo de almacenamiento las muestras T1 fueron mejor valoradas tanto para deshidratación como para pardeamiento y calidad global (Figura 3).

Figura 3. Calidad sensorial de ciruela ‘Angeleno’ mínimamente procesada. Inhibición del pardeamiento (IP), Inhibición de la deshidratación (IDH), Calidad Global (CG).

Conclusiones

Se puede concluir diciendo que el tratamiento antioxidante con cisteína ajustado a un pH óptimo fue eficaz en la reducción del pardeamiento en ciruelas mínimamente procesadas. Desde el punto de vista del consumidor, la vida útil de las ciruelas tratadas con cisteína alcanzó los 7 días de almacenamiento en refrigeración, manteniendo todos los parámetros de calidad evaluados.

Agradecimientos

Los autores agradecen al “Proyecto RITECA, Red de Investigación Transfronteriza de Extremadura, Centro y Alentejo, cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) a través del Programa Operativo de Cooperación Transfronteriza España-Portugal (POPTEC) 2007-2013 (Proyecto 0401_RITECA_II_4_E)” por la financiación. Además, quieren agradecer al Gobierno de Extremadura (D.G. de Ciencia y Tecnología) y al

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Fondo Social Europeo la financiación (Proyecto GR10006). D.B.G. agradece al Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA) su contrato de investigación. M.C.F.P. agradece al Gobierno de Extremadura y al Fondo Social Europeo la beca concedida (TE10016). S.N.D. agradece al proyecto RITECA su contrato de investigación. Finalmente, quieren dar las gracias al centro de investigación Finca La Orden-Valdesequera (Grupo de Investigación “Irrigación y Nutrición”) por el suministro de la fruta.

Referencias

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Evaluación de antagonistas microbianos combinados con bicarbonato sódico para el biocontrol de las enfermedades postcosecha en ciruelas

(Prunus salicina Lindl.).

J. Delgado-Adámez1, G. Fuentes-Pérez1, L. Peñas-Díaz1, B. Velardo-Micharet1, D. González-Gómez2.

1 Instituto Tecnológico Agroalimentario de Extremadura (INTAEX), Gobierno de Extremadura,

Badajoz, España. Adolfo Suárez s/n. Apdo 20107; 06071 Badajoz. e-mail: jonathan.delgado@juntaextremadura.es

2 Departamento de Ciencias Analíticas, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Educación a Distancia (UNED). C/Paseo de la Senda del Rey, 9. Apdo. 60141; 28040 Madrid.

Resumen

Las ciruelas son frutas de hueso con una vida postcosecha limitada, principalmente debido al ablandamiento, a los daños mecánicos y las enfermedades postcosecha, lo cual causa el rechazo por parte del mercado. Las pérdidas de frutas debido a la pudrición se estiman entre el 5-10% cuando se usan fungicidas postcosecha y del 50% o incluso más, cuando no son tratadas con fungicidas. Sin embargo, la aplicación de fungicidas sintéticos es cada vez más reducida debido a factores tales como el desarrollo de resistencia por parte de los patógenos a los mismos, la falta de fungicidas de reemplazo, la percepción pública negativa respecto a la seguridad de los plaguicidas y las consiguientes restricciones en el uso de éstos. En este escenario, el control biológico se ha convertido en una de las alternativas más prometedoras a los fungicidas químicos. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue estudiar la acción de cuatro levaduras y dos bacterias antagónicas (Cryptococcus laurentii, Trichosporon pullulans, Hanseniaspora uvarum, Pichia guilliermondii, Bacillus subtilis y Pseudomonas

syringae, respectivamente) en combinación con bicarbonato de sodio (BS). Las ciruelas (Prunus salicina Lindl. Cv. 'Angeleno') en madurez comercial, se desinfectaron con hipoclorito de sodio al 2% durante 2 min, se lavaron con agua de red y se secaron al aire antes de su uso. A estas ciruelas se les practicó una incisión (5 mm de profundidad y 3 mm de ancho) en el ecuador de cada fruto con un clavo estéril. Cada herida fue inoculada con 20 μL de la suspensión tratamiento como sigue: antagonista (1 x 108 células mL-1); antagonista (1 x 108 células mL-1) + BS (2%); y BS (2%). El control utilizado fue fruta tratada con agua destilada estéril. Cuando las heridas se secaron al aire, las ciruelas eran inoculadas con 20 μL de la suspensión de conidios de Monilia laxa, Botrytis cinerea, Penicillium expansum, Aspergillus niger, Rhizopus stolonifer y Fusarium oxysporum a una concentración de 1 x 104 esporas mL-1, y se almacenaron a 25 °C. La combinación de antagonistas microbianos y BS redujo el porcentaje de heridas infectadas. Sin embargo, en los tratamientos independientes, ciruelas tratadas con antagonistas microbianos o con BS, el porcentaje de heridas infectadas fue muy alto. Durante estos experimentos se encontró que la combinación del antagonistas con BS fue eficaz contra varios de los principales patógenos postcosecha (F. oxysporum, A. niger, B. cinerea y M. laxa), aunque determinados hongos patógenos de frutas (R. stolonifer y P. expansum) eran menos sensibles a la inhibición de los agentes de biocontrol. Así, la combinación de antagonistas microbianos y BS podría ser una alternativa a los productos químicos para el control de la pudrición postcosecha de ciruelas.

Palabras clave: Biocontrol; Antagonista-microbianos; Bicarbonato-sódico; enfermedades-postcosecha.

Evaluation of Microbial Antagonists in Combination with Sodium Bicarbonate for Biological Control of Postharvest Diseases of Plums (Prunus salicina Lindl.).

Abstract

Plums are stone fruit with a limited postharvest life mainly due to softening and mechanical injuries and diseases that cause market rejection. Fruit losses, due to decay, are estimated to be 5-10% when postharvest fungicides are used; without fungicide treatment, losses may reach 50% or even more. However, the application of synthetic fungicides has been increasingly curtailed because different factors, such as the development of pathogen

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resistance to many key fungicides, the lack of replacement fungicides, and the negative public perception regarding the safety of pesticides and the consequent restrictions on fungicide use. With this scenario, biological control has emerged as one of the most promising alternatives to chemical fungicides. Thus, the aim of this work was to study the antagonistic action of four yeasts and two bacterias (Cryptococcus laurentii, Trichosporon

pullulans, Hanseniaspora uvarum, Pichia guillermondii, Bacillus subtilis and Pseudomonas syringae, respectively) in combination with sodium bicarbonate (SB). Plums (Prunus salicina Lindl. cv. ‘Angeleno’), at commercial maturity, were disinfected with 2% sodium hypochlorite for 2 min, washed with tap water and air-dried prior to use. Plums were wounded (5mm deep and 3mm wide) at the equator of each fruit with a sterile nail. Each wound was added with 20 μl of the treatment suspensions as follows: antagonist (1×108 cells mL-1), antagonist (1×108 cells mL-1) + SB (2%) and SB (2%). Fruit treated with sterile distilled water served as control. When the wounds were air-dried, plums were challenge-inoculated with 20 μl of a conidial suspension of Monilia laxa, Botrytis cinerea, Penicillium expansum, Aspergillus niger, Rhizopus stolonifer and Fusarium

oxysporum at 1×104 spores mL-1 respectively, and stored in air at 25°C. The combination of microbial antagonists and SB were capable of reducing the percentage of infected wounds. However, in stand-alone treatments, plums treated with microbial antagonists or with SB, the percentage of infected wounds was very high. During these experiments it was found that antagonists in combination with SB was effective against several of the main postharvest pathogens (F. oxysporum, A. niger, B. cinerea and M. laxa), although certain fungal fruit pathogens (R. stolonifer and P. expansum) were less sensitive to inhibition than biocontrol agents. Thus, the combination of microbial antagonists and SB could be an alternative to chemicals for the control of postharvest rot on plums.

Keywords: Biocontrol; Microbial-Antagonists; Sodium-Bicarbonate; Postharvest-Diseases

Introducción y/o Justificación

La extraordinaria pérdida económica que supone las enfermedades de post-recolección a las centrales hortofrutícolas obliga a utilizar métodos de control altamente eficaces. Lamentablemente, tal eficacia sólo se consigue actualmente con la aplicación de fungicidas sintéticos. En el contexto de la producción integrada, esto choca frontalmente con su objetivo básico, que es la obtención de fruta de calidad con sistemas de cultivo que preserven al máximo el medio ambiente y la salud humana.

Se estima que sobre el 20-25% de frutas y vegetales cosechados son alterados por patógenos durante la manipulación postcosecha, incluso en países desarrollados (Sharma, Singh, and Singh, 2009). Aunque la contaminación de la fruta puede producirse en el cultivo, sólo prolifera y causa pérdidas considerables después de la cosecha, cuando las defensas del fruto son reducidas o eliminadas (Tournas y Katsoudas, 2005). En este caso, las prácticas inadecuadas en la cosecha, el almacenamiento postcosecha y las condiciones durante el transporte y la comercialización, pueden también contribuir al crecimiento bacteriológico y fúngico, así como a la proliferación de micotoxinas (Tournas y Katsoudas, 2005). Por ello, resulta prioritaria la búsqueda y la implementación de métodos de control de enfermedades que permitan al sector frutícola ofrecer al consumidor productos de alta calidad; calidad no entendida solamente como un requisito comercial u organoléptico sino también como un requisito saludable.

Entre los posibles sistemas alternativos al uso de los fungicidas sintéticos para el control de enfermedades en postcosecha de frutos de hueso, el control biológico y, concretamente la utilización de microorganismos antagónicos, se presenta como uno de los más interesantes para ser implementado a nivel comercial en un futuro más o menos próximo. Algunas de las ventajas de este sistema, en comparación con otros sistemas alternativos físicos o químicos, son su seguridad, su persistencia, su insignificante efecto en el balance ecológico y su compatibilidad con otros métodos de control (Viñas, 1997). Por otro lado, el almacenamiento en frío de los frutos, ya sea en cámaras frigoríficas o en contenedores de exportación, favorece las posibilidades de aplicación de agentes antagónicos, puesto que la fruta se encuentra en condiciones ambientales controladas (Usall et al., 1996). La capacidad de control de distintas bacterias, levaduras y hongos filamentosos se ha constatado en los últimos tiempos en pruebas de laboratorio y en ensayos, a menor o mayor escala, llevados a cabo en la mayoría de los principales países productores de frutas, como son EE UU (Conway et al., 2005), Israel (Droby et al.,

1224

1998), Sudáfrica (McGuire y Hagenmaier, 1996), Australia (Huang, Deverall and Morris, 1995), Italia (Arras, 1996) o España (Díaz et al., 1993). Sin embargo actualmente, son pocos los estudios llevados a cabo en ciruelas (Prunus salicina Lindl.) y los productos disponibles comercialmente para su utilización en postcosecha de frutas de hueso.

El objetivo general de este trabajo es evaluar la efectividad de microorganismos antagónicos en combinación con bicarbonato sódico en la prevención de enfermedades postcosecha de ciruelas y producidas, por Monilinia laxa, Penicillum expansum, Aspergillus niger, Fusarium oxysporium,

Botrytis cinerea y Rhizopus stolonifer.

Material y Métodos

Cepas antagónicas: Las cepas fueron adquiridas en la Colección Española de Cultivos Tipo (CECT).

Preparación de la suspensión de antagonistas: Las levaduras y las bacterias antagónicas fueron cultivadas en caldo patata dextrosa CPD (BioCult Laboratorios, Madrid, España) durante 5 días a 25º C y en caldo Mueller-Hinton (CMH) (Oxoid, Basingstoke, UK) 24 h a 37º C, respectivamente. Las suspensiones se centrifugaron a 4000G durante 15 min y se lavaron dos veces con solución salina fisiológica (PBS) para eliminar los restos celulares y otras partículas no deseadas. Finalmente, el sedimento se resuspendió en agua destilada estéril a una concentración final de 108 células mL-1, ajustando el volumen según una curva estándar obtenida midiendo transmitancia a 420 nm en un espectrofotómetro.

Preparación de la suspensión de esporas de los patógenos: Las esporas fueron aisladas como describió Choi, Hyde y Ho, (1999). Los mohos fueron aislados a partir de una espora (y no a partir de micelios) ya que de esta manera se evita la contaminación cruzada con otros hongos y, durante las primeras etapas de aislamiento, se sembraron en medios suplementados con antibióticos (cloranfenicol) para evitar la contaminación bacteriana. Una vez obtenidos cultivos axénicos, se cultivaron en agar con extracto de malta, excepto en el caso de Monilia laxa en el que se empleó agar con macerado de nectarina. Las esporas se aislaron del moho mediante su recolección con un hisopo estéril y húmedo deslizado suavemente sobre la superficie. Las esporas se resuspendían después en agua estéril fría. El contenido de esporas de las suspensiones se cuantificó mediante siembra de diluciones seriadas. Las suspensiones de esporas se ajustaron a una concentración final de 1×104 esporas mL-1.

Inoculación y tratamiento: con hipoclorito de sodio al 2% durante 2 min, se lavaron con agua de red y se secaron. A estas ciruelas, se les practicó una incisión (5 mm de profundidad y 3 mm de ancho) en el ecuador de cada fruto con un clavo estéril. Cada herida fue inoculada con 20 μL de la suspensión tratamiento como sigue: antagonista (1 x 108 células mL-1); antagonista (1 x 108 células mL-1) + BS (2%); y BS (2%). El control utilizado fue fruta tratada con agua destilada estéril. Cuando las heridas se secaron al aire, las ciruelas eran inoculadas con 20 μL de la suspensión de conidios de Monilia laxa, Botrytis cinerea, Penicillium expansum, Aspergillus niger, Rhizopus stolonifer y Fusarium oxysporum a una concentración de 1 x 104 esporas mL-1, y se almacenaron a 25 °C durante 7 días.

Análisis estadístico: El tratamiento estadístico de los resultados se realizó con el programa SPSS 17.0 (SPSS Inc, Chicago, IL, USA). Los resultados obtenidos se estudiaron estadísticamente mediante análisis de varianza de una vía (ANOVA). En el caso de existir diferencias significativas entre las medias, se aplicó el test de comparación de medias de Tukey (p<0,05).

Resultados y Discusión

En la figura 1 se muestra la actividad antagonista de cuatro levaduras y dos bacterias (Cryptococcus

laurentii, Trichosporon pullulans, Hanseniaspora uvarum, Pichia guillermondii, Bacillus subtilis y Pseudomonas syringae, respectivamente) frente a cinco hongos filamentosos patógenos de ciruelas

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‘Angeleno’ (Monilinia laxa, Penicillum expansum, Aspergillus niger, Fusarium oxysporium, Botrytis

cinerea y Rhizopus stolonifer).

1 Control 6 Trichosporon pullulans+NaHCO3 11 Bacillus subtilis 2 Control+NaHCO3 7 Hanseniaspora uvarum 12 Bacillus subtilis+NaHCO3 3 Cryptococcus laurentii 8 Hanseniaspora uvarum+NaHCO3 13 Pseudomonas syringae 4 Cryptococcus laurentii+NaHCO3 9 Pichia guillermondii 14 Pseudomonas syringae+NaHCO3 5 Trichosporon pullulans 10 Pichia guillermondii+NaHCO3

Figura 1. Efecto antagónico de cuatro levaduras y dos bacterias (Cryptococcus laurentii, Trichosporon

pullulans, Hanseniaspora uvarum, Pichia guillermondii, Bacillus subtilis y Pseudomonas syringae, respectivamente) solas y en combinación con un 2% de bicarbonato sódico frente a cinco hongos

patógenos de ciruelas (Monilinia laxa, Penicillum expansum, Aspergillus niger, Fusarium oxysporium, Botrytis cinerea y Rhizopus stolonifer). Los datos representan la media ± el error estándar de la media de 30 determinaciones independientes. Las distintas letras indican diferencias significativas (p < 0,05) entre

tratamientos.

La actividad antagonista medida en ciruelas frente a M. laxa viene dada por dos levaduras (C. laurentii

y P. guillermondii) y una bacteria antagonista (P. syringae) de los seis casos estudiados y presentaron una mayor inhibición de la pudrición cuando dichos antagonistas son combinadas con BS, llegando a

1226

inhibir completamente la aparición del moho. A la vista de estos resultados, observamos que existe un efecto sinérgico entre los antagonistas y el BS, ya que ni por separado, ni en la suma de ambos se alcanza el 100% de inhibición. Este hecho ha sido descrito por otros autores, donde el control ejercido por antagonistas microbianos sobre los patógenos postcosecha mejoraba sus rendimientos cuando se adicionaba bicarbonato sódico (Conway et al., 2005; Torres et al., 2007). Así mismo, se ha observado que Aureobasidium pullulans ha controlado la pudrición debida a M. laxa (Zhanga et al., 2010) y Pantonea agglomerans y Citrobacter freundii presentaron propiedades antagónicas frente a Monilinia

fructicola (Janisiewicz et al., 2013). Pusey y Wilson (1984) describieron también efectos antagónicos de B. subtilis frente a M. fructicola, sin embargo en nuestro estudio este microorganismo no presentó efecto antagónico contra M. laxa, por lo cual el efecto podría estar vinculado a la especie del hongo patógeno.

En el caso de P. expasum ninguno de los antagonistas probados por si solos presentaron actividad antagónica. Solo H. uvarum, en combinación con BS presentó una leve actividad posiblemente debida al efecto sinérgico que presentan estos tratamientos, coincidiendo con lo observado en el caso de M.

laxa. En contraposición, otros autores han encontrado efectos antagónicos frente a P. expansum por parte de las levaduras Pichia guilliermondii en cítricos y manzanas (McLaughlin et al., 1990) y Cryptococcus laurentii en peras y manzanas (Chand-Goyal y Spotts, 1997; Yu et al., 2012); la bacteria Pseudomonas syringeae en manzanas (Janisiewicz, 1987).

Cuando la actividad antagónica es medida frente a A. niger se observa que todos los antagonistas estudiados presentan inhibición del crecimiento excepto B. subtilis, que no presentó dicha actividad y como ocurre en los otros casos estudiados, la combinación con el BS produce una mayor inhibición, lo que supone un efecto antagónico del 100% frente a A. niger en el caso de H. uvarum y P.

guillermondii. Del mismo modo, todos los microorganismos exhibieron propiedades antagónicas frente a F. oxysporum cuando eran combinados con bicarbonato sódico y cuando no se realizaban tratamientos integrados, excepto en el caso de P. syringae que por sí sola no presentó dicha propiedad.

El crecimiento de B. cinerea fue inhibido por todos los antagonistas objetos de estudio, presentando una inhibición parcial de la aparición de podredumbre producida por este moho, que como era de esperar a la vista de los resultados anteriores, la combinación con BS produjo que esta inhibición fuera mayor. Resultados similares fueron encontrados por Yu et al. (2012), donde C. laurentii fue eficaz para el control de la infección por B. cinerea en peras. Dicho efecto, fue potenciado cuando se realizaba un tratamiento combinado con una sal (CaCl2), siendo el mecanismo por el cual el CaCl2 refuerza la eficacia de control biológico de C. laurentii debio principalmente a su capacidad para inducir la resistencia natural de la fruta.

Finalmente, también se estudió la inhibición de la podredumbre causada por R. stolonifer. Este moho presentó poca sensibilidad al efecto antagónico de los microorganismos objeto de estudio. Destaca el caso de H. uvarum que en combinación con BS presentó una inhibición parcial de este microorganismo.

Conclusiones

Dado que la aplicación de fungicidas sintéticos es cada vez más reducida debido a factores como el desarrollo de resistencia por parte de los patógenos a los fungicidas, la falta de fungicidas de reemplazo, la percepción pública negativa respecto a la seguridad de los plaguicidas y las consiguientes restricciones en el uso de éstos, se hace necesaria la búsqueda de nuevas alternativas. A este respecto, los resultados del presente estudio abren una nueva ventana al biocontrol de enfermedades postcosecha en ciruelas mediante la combinación de microorganismos antagónicos en combinación con bicarbonato sódico al 2%.

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Agradecimientos

Los autores agradecen al Gobierno de Extremadura y a los fondos FEDER por la financiación (Proyecto GR10006). Así mismo, los autores agradecen al Proyecto RITECA, Red de Investigación Transfronteriza de Extremadura, Centro y Alentejo, cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) a través del Programa Operativo de Cooperación Transfronteriza España-Portugal (POCTEP) 2007-2013. LPD agradece al Gobierno de Extremadura y al Fondo Social Europeo la ayuda concedida (TEC10030).

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Análisis comparado de variedades de alcachofa con diferentes técnicas de cultivo en el sureste de España

M.V. Ruiz-Hernández 1, 2, M.D. de-Miguel 1* y J.A. Fernández 2

1 Departamento de Economía de la Empresa, Universidad Politécnica de Cartagena, Paseo Alfonso XIII, nº 48,

30203, Cartagena (Murcia). *Contacto: md.miguel@upct.es 2 Departamento de Producción Vegetal, Universidad Politécnica de Cartagena

Resumen

España es el segundo país productor de alcachofa en el mundo. Su producción está concentrada a lo largo de la costa mediterránea y del Valle del Ebro, siendo Murcia el área principal de producción, con un 40% de la superficie total. Las zonas murcianas con mayores producciones son el Valle del Guadalentín y el Campo de Cartagena. Desde el año 1985 hasta el año 2010, la superficie nacional de cultivo y la producción han decrecido, aproximadamente un 46% y 38% respectivamente, debido a distintos problemas productivos y fitosanitarios que han emergido. Por este motivo, se están estudiando nuevas posibilidades para solucionar las distintas dificultades agronómicas presentes, que afectan principalmente a la variedad Blanca de Tudela (BT), que representa un 90% de la producción nacional. En la fase experimental de este trabajo se han planteado algunas de las vías alternativas, que son el uso de variedades procedentes de semilla, similares a la variedad BT, tales como Symphony (Sy), y el empleo de ácido giberélico, como solución a los problemas del retraso de la entrada en producción. Debido a la recesión que está sufriendo este cultivo en el sureste de España, se hace necesario un análisis de la situación económica del mismo. Para ello, se ha realizado un estudio de costes, que ha permitido establecer el umbral de rentabilidad, el coste unitario y el margen neto de cada uno de los supuestos analizados, teniendo como modelo una explotación tipo del área de estudio (Campo de Cartagena, Murcia). Los precios de la alcachofa tienden a ser superiores en la primera mitad de la campaña, desde octubre hasta febrero. Es por ello, que se ha hecho un análisis de la evolución de los precios en origen de la alcachofa desde el año 2005 hasta el año 2012, que refleja la tendencia del destino de la producción de la alcachofa en España, que ha pasado de ser mayoritariamente de consumo en fresco a industrialización.

Palabras clave: Giberelinas, precocidad, tendencia, precios, costes.

Comparative analysis of artichoke varieties with different crop techniques in the southeast of Spain

Abstract

Spain is the second artichoke producing country in the world. Its production is concentrated along the Mediterranean coast and the Ebro Valley. The leading area is Murcia, with about 40% of the total area. Within the province, the main producing regions are the Guadalentín Valley and the Campo de Cartagena. However, since 1985 until 2010, both the national production and area of cultivation have decreased, 46% and 38% respectively, due to certain production and phytosanitary problems that have arisen. For that reason, new possibilities to solve these agronomical problems are being studied, which affect to Blanca de Tudela (BT). That is the most cultivated variety (90% of the national production). In the experimental phase of the current work, there have been considered some alternative means. They are the use of seed varieties, similar to BT, like Symphony, and the use of giberelic acid, as a solution to the earliness problems. Because of the recession this crop is suffering in the Southeast of Spain, it is important the analysis of its economic situation. In that context, there have been done a cost study that have allowed to establish the break-even point of assessment, the unit production cost and the net margin of profitability, in each assumption analyzed. The size of the plot is a normal magnitude for the area of study (Campo de Cartagena, in Murcia). Artichokes´ prices tend to be higher during the first half of the campaign (October-February), having an effect over the crop techniques applied. Consequently, there has been done an evaluation of prices evolution since the year 2005 until 2012. This shows a changing tendency of the Spanish production, from the fresh market to the industry.

Keywords: Gibberellin, precocity, price trend, costs.

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Introducción

El origen de la alcachofa se ha ubicado en la cuenca del Mediterráneo, siendo esta planta el resultado de selecciones hechas por el hombre del cardo silvestre. Su nombre en latín es Cynara cardunculus var. scolymus L. y tradicionalmente ha sido cultivada en España. Desde el año 1985, hasta 2010, la superficie y la producción nacional han decrecido un 45,6% y un 38%, respectivamente. Esto refleja la importante regresión que está sufriendo este cultivo en el país (Tablas 1 y 2, MAGRAMA, 2013).

Tabla 1. Evolución de la superficie de la alcachofa en las principales zonas productoras españolas (ha)

Area 1985 1995 2005 2010

Región de Murcia 5.640 5.723 7.064 5.985

Campo de Cartagena 1.178 1.596 3.134 2948

Valle del Guadalentín 862 3.667 3.375 2647

Comunidad Valenciana 11.708 6.481 4.597 3.821

Andalucía 2.540 1.768 2.943 2.422

Cataluña 3.385 1.737 1.487 1.067

Navarra 1.525 828 1.115 832

España 27.061 18.431 18.792 14.726

La evolución de la superficie y producción en las distintas comunidades autonómicas ha sido desigual, siendo en 2010 la Región de Murcia la más sobresaliente, con un 40,6% y un 41,3%, en superficie y producción respecto al total nacional. Dentro de la Región, las comarcas del Campo de Cartagena y el Valle del Guadalentín son las más importantes, con un 49,3% y un 44,2% de la superficie en 2010, respectivamente.

Tabla 2. Evolución de la producción (Tm) y rendimiento (kg/ha) de la alcachofa

Area 1985 1995 2005 2010

Prd. Rdto. Prd. Rdto. Prd. Rdto. Prd. Rdto.

Región de Murcia 69.298 12,3 101.870 17,8 78.778 11,2 68.828 11,5 Comunidad Valenciana

112.397 9,6 76.520 11,8 53.207 11,6 39.797 10,4

Andalucía 25.825 10,2 16.331 9,2 37.184 12,6 29.004 12,0

Cataluña 30.308 9,0 23.176 13,3 15.959 10,7 13.352 12,5

Navarra 14.030 9,2 10.373 12,5 5.499 4,9 8.563 10,3

España 268.946 9,9 250.743 13,6 200.135 10,7 166.662 11,3

El decrecimiento que está experimentando este cultivo se puede explicar, en parte, por los problemas agronómicos y fitosanitarios asociados al tipo de reproducción generalmente utilizada que es la multiplicación vegetativa. Además, la variedad con más representación, un 90% de la producción nacional, es Blanca de Tudela (BT) (Fernández, 2013) y es un hecho conocido que la plantación de clones de esta variedad conlleva varias dificultades relacionadas con la producción y la sanidad vegetal. Es por ello, que desde hace unos años se viene investigando en variedades de semilla que sean capaces de sustituir a esta variedad, y que aporten soluciones a los problemas fitosanitarios y ventajas, con mayores producciones y menor porcentaje de marras. Para el mercado nacional, los capítulos de estas nuevas variedades deben presentar similitud morfológica con los de BT, debido a que los consumidores han mostrado una clara preferencia por este tipo de alcachofa (Fernández, 2013). En los últimos años se han obtenido algunas variedades, tales como Harmony y Symphony (Sy), que han

1230

mostrado ser viables y rentables (Alcón et al., 2009). A pesar de ello, ha habido algunos inconvenientes que han hecho que la variedad Harmony haya sido retirada del mercado.

Por otro lado, los rendimientos nacionales han aumentado cerca de un 14% en los últimos 25 años (Tabla 2). Esto se puede relacionar con la mejora que ha habido en las técnicas de cultivo durante el período mencionado. Entre ellas, por ejemplo, la modificación del sistema de riego a manta por el sistema de riego por goteo, que en los últimos años en el Campo de Cartagena ha experimentado un incremento considerable, representando hoy en día un 95% de la superficie cultivada de alcachofa en la comarca (García et al., 2013). Últimamente se habla de un cambio de paradigma en la sociedad, en el que los atributos deseables de los productos están pasando a ser el empleo de marcas de calidad y de origen, como son las Denominaciones e Indicaciones Protegidas de Origen (DGP e IGP). Es en este contexto en el que la protección de estos cultivos en recesión puede encontrar una ayuda.

Este estado del arte de la alcachofa en España hace necesario que se estudie la rentabilidad de la misma con las distintas técnicas (cultivo en zueca en BT y cultivo con semilla en Sy, con tratamiento de acido giberélico (GA3) y sin tratamiento de acido giberélico, respectivamente), para que de esta manera se pueda utilizar este conocimiento como herramienta en la toma de decisiones por parte del agricultor.

Material y Métodos

El presente estudio se ha realizado en dos etapas: la primera fue una fase experimental, seguida por un análisis de costes de producción y de la situación económica del cultivo de la alcachofa en el área de estudio. El ensayo se realizó en una finca representativa del Campo de Cartagena (Murcia), con prácticas culturales comunes en la zona. Para ello se utilizaron dos variedades distintas con técnicas de cultivo diferentes. Por una parte, un clon (ITGA) de BT procedente de Navarra, reproducido vegetativamente por zuecas y Sy, una variedad de semilla disponible comercialmente (Tabla 3).

Tabla 3. Diseño experimental

Variedad Nº Plantas/ repetición

Nº Repeticiones

Nº Total de Plantas

Tratadas con GA3

Nº Ttos. Totales con GA3

Blanca de Tudela

4 3 12 No - 4 3 12 Sí 3

Symphony 4 3 12 No - 4 3 12 Sí 3

Fuente: Elaboración propia a partir de datos obtenidos del Dpto. de P. Vegetal, UPCT.

El marco de plantación en ambos casos fue de 1,65 m x 0,40 m. Las dosis de GA3 empleadas fueron 3 y 30 ppm en BT y Sy, respectivamente. Las aplicaciones se hicieron a los 45, 58 y 73 días del trasplante. Las plantas que no fueron tratadas actuaron como control. Para el estudio del peso de los capítulos, los datos fueron analizados mediante ANOVA, utilizando Statgraphics Plus y empleando el test LSD con un 95% de confianza.

La metodología utilizada para el estudio económico de los costes de producción se basa en el análisis de los costes totales de producción, configurada por los costes variables y los costes fijos (incluyendo los costes de oportunidad) que ha de soportar el empresario-agricultor. Con ello se alcanza el margen neto, el coste unitario de cada kilogramo producido y el umbral de rentabilidad (Condés et al., 2008; Caballero et al., 1992). Para hacer la comparativa se han tomado los datos de una explotación que aplica las mismas técnicas de cultivo que en el experimento. El tamaño tomado como referencia ha sido de 5 hectáreas, ya que es la superficie media de las explotaciones de la zona, con un 80% de la explotación asegurada y, como maquinaria un tractor de 40HP y una cuba de 1000L. El precio del agua calculado según datos de la Comunidad de Regantes es de 0,22 €/m3. La toma de datos para la estimación de los costes se ha centrado en la comarca del Campo de Cartagena, donde se ha

1231

consultado con los stakeholders o grupos de interés (agricultores, técnicos de cooperativas, centros de investigación, Oficinas Comarcales Agrarias, personal cualificado en seguros agrarios y de empresas suministradoras de semillas, materiales de riego, fertilizantes y fitosanitarios). Los ingresos obtenidos se componen a su vez por los precios que cotiza la alcachofa y por las producciones que se obtienen en el campo. El estudio de los precios de la alcachofa percibidos por los agricultores se ha llevado a cabo siguiendo las series históricas publicadas por la Consejería de Agricultura y Agua de la Región de Murcia (2005-2012) (CARM, 2012).

Resultados y Discusión

En cuanto a precocidad, ambas variedades tratadas con GA3 comenzaron a producir en la misma fecha, antes que las plantas no tratadas. Por otra parte, como se aprecia en la Figura 1, las plantas de Sy (sin) comenzaron a producir más tarde, en febrero. En relación a los pesos medios de los capítulos, en los meses de noviembre y diciembre, no hubo diferencias significativas entre BT y Sy. A partir de enero, en general, los pesos de Sy fueron superiores a los de BT. En el caso de las plantas de BT (con), en los meses de febrero y abril no hubo diferencias significativas entre tratamientos, aunque tampoco lo hubo con las procedentes de semilla. En los meses de enero y marzo, hubo diferencias significativas entre las dos variedades cultivadas.

En conjunto, a lo largo de la campaña se observan unos pesos mayores en noviembre y diciembre en ambas variedades, independientemente del tratamiento; este comportamiento es normal, ya que las primeras alcachofas suelen pesar más. En el mes de abril, se percibe una ligera tendencia a un incremento de peso, lo que podría deberse a los procesos de rebrote de las plantas que proporcionan un mayor vigor. El peso medio, ha oscilado entre 105 y 266 gramos. Se puede considerar que estos tamaños oscilan entre medianos y grandes (Baixauli y Maroto, 2011). Esta variación depende principalmente del momento de la recolección, siendo de mayores tamaños los capítulos recolectados en los primeros cortes, en todos los supuestos. Es destacable la ausencia de parada productiva encontrada en el ensayo de la variedad procedente de semilla (Fernández, 2013).

Figura 1. Peso medio (g) de los capítulos por mes

La variedad con mayor productividad total fue Sy (sin), seguida por BT (con), Sy (con) y BT (sin) (Tabla 4). La variedad que obtuvo un margen neto mayor fue Sy (con), seguida por BT (con). Entre las plantas que no fueron tratadas, Sy tuvo el mayor margen neto. El coste por kilogramo de alcachofa producido, o coste unitario, indica el precio mínimo a partir del cual el agricultor obtiene beneficios, es decir, el umbral de rentabilidad. Según estos resultados, el cultivo que tiene un coste unitario superior es el de BT (sin) (0,46 €/kg). Este valor oscila entre los obtenidos en la misma zona por

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Alcón et al. (2007) y García et al. (2013), que fueron de 0,44 y 0,48, respectivamente. El menor precio unitario es el de las procedentes de variedad BT (con) (0,35 €/kg). A este respecto es destacable que los precios con destino a la industria (0,35 €/kg) no superan los costes unitarios, lo que no justifica la gran proporción destinada a la industria, que Fernández (2013) ha estimado en un 75-80%.

La alcachofa es una planta con necesidades hídricas considerables. En este contexto, es muy importante un manejo adecuado del recurso escaso que es el agua en el Sureste español. De-Miguel et al., (2001) estudiaron el consumo de agua de la alcachofa, cifrado en 9.500 m3/ha, regada por el sistema de riego a manta. Al determinar el consumo actual de agua en riego por goteo de las variedades de BT y Sy en 3.409 m3/ha, se ha obtenido un ahorro de 6.091 m3/ha. Esto trasladado a una explotación representativa de la zona de estudio (5ha), supone para el agricultor un ahorro de agua de 30.455 m3/ha. Recientemente, García et al (2013) han demostrado que únicamente el sistema de riego localizado es viable económicamente, a pesar de conllevar una inversión mayor ligada a la instalación de riego.

Tabla 4. Análisis de Costes de producción de las variedades experimentales BT y Sy

BT * (sin) BT (con) Sy ** (sin) Sy (con) INGRESOS Producción total (kg/ha) 17384 21980 23188 19459 Producción media FRESCO (kg/ha) 6616 8365 9900 8308 Producción media INDUSTRIA (kg/ha) 10768 13615 13288 11151 Precio medio FRESCO (€) 0,78 0,78 0,78 0,78 Precio medio INDUSTRIA (€) 0,35 0,35 0,35 0,35

Total Ingresos (€/ha) 8929 11290 12373 10383 COSTES VARIABLES

Total Costes Variables (€/ha) 5586 5375 6144 5269 COSTES FIJOS

Total Costes Fijos (€/ha) 2282 2305 2294 2293 TOTAL COSTES 7952 7761 8530 7641 MARGEN NETO (€/ha): Ingresos - C. Variables - C. Fijos

977 3529 3843 2742

COSTE UNITARIO (€/kg): 0,46 0,35 0,37 0,39 Fuente: Elaboración propia. Datos actualizados a 2012. * Variedad BT. ** Variedad Sy.

El análisis de las series históricas de los precios mensuales refleja que el precio de la alcachofa para consumo en fresco presenta valores muy elevados al comienzo de campaña, que van decayendo a partir de febrero (Figura 2). Los precios de la alcachofa destinada a la industria, a pesar de presentar una mayor estabilidad a lo largo de la campaña, son considerablemente inferiores a la destinada al consumo en fresco, por lo que la venta para consumo en fresco siempre es más interesante para el agricultor. A partir de febrero ambos precios disminuyen. Ahora bien, si la producción destinada al consumo en fresco puede ser económicamente más interesante, también es mucho más arriesgada e inestable en el tiempo (Condés et al, 2008). Quizá por este motivo la tendencia del destino de la producción en España ha variado, de ser principalmente a fresco, a producirse directamente para industria.

En la Figura 2 se puede observar que desde octubre hasta febrero, los precios son más altos, esto coincide con las mayores producciones de BT (con), que desde diciembre hasta febrero tiene una producción mensual superior a los 5.000 kg/ha. La bajada de producción a partir de febrero, con el tratamiento con GA3 y sin él, coincide con la bajada de precios. Esta similitud en la evolución en el tiempo entre las producciones y los precios puede deberse a que, históricamente, la variedad cultivada en España ha sido BT. Es por ello que los precios aplicables a Sy son los obtenidos con la variedad predominante en España.

1233

Respecto a Sy, como se aprecia en la Figura 2, el grueso de su producción en plantas no tratadas con GA3 ocurre cuando tanto los precios en fresco como los precios en la industria han disminuido considerablemente. En cambio, con el uso de GA3, esta variedad pasa a tener mejores oportunidades.

!

Figura 2. Precios medios y producciones mensuales de la alcachofa en industria y para consumo en fresco

Conclusiones

A pesar de que la variedad Sy (sin) tiene mayores producciones y margen neto mas elevado, es necesaria la utilización de GA3, ya que permite entradas en producción más tempranas y competitivas. Este requerimiento hace que su permanencia en el tiempo se pueda ver amenazada por políticas más restrictivas.

El ahorro de agua por técnicas de riego controlado y el equilibrio entre el coste unitario y el precio de industria, podrían ser el motivo de la persistencia de BT en la zona de estudio a pesar de los problemas de degeneración. Todos estos problemas hacen que la situación de la alcachofa sea motivo de alarma.

Agradecimientos Al proyecto GEAMED (AGL2010-22221-C02-01). Financiado por el Mº de Economía y Competitividad (antes Mº de Educación y Ciencia) y fondos FEDER.

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1234

Gestión económica de tecnologías ahorradoras de agua en el Sureste español.

Pérez-Abellán, M.A1, Ruiz-Hernández, M.V2, Molina-Martínez, J.M1, De Miguel G, M.D2*. 1Departamento de Ingeniería de los Alimentos y Equipamiento Agrícola, UPCT. Paseo Alfonso XIII, nº48,

30203, Cartagena (Murcia). 2Departamento de Economía de la Empresa, UPCT.*Autor de contacto: md.miguel@upct.es

Resumen

En el presente trabajo se ha evaluado la rentabilidad de la implantación de un sistema inalámbrico de monitorización en cultivos hortícolas, en una explotación del Campo de Cartagena (Murcia) de 5,5 hectáreas. Las dimensiones de la finca estudiada representa la moda de las parcelas de la zona de referencia, en la que se ha aplicado la rotación habitual de la comarca, siendo la cabeza de la alternativa la plantación de melón (Cucumis melo) de la variedad Almeza, a continuación se realizaron dos plantaciones de lechuga (Lactuca sativa), de forma sucesiva, de la variedad Romana.

Para la determinación de los ahorros se ha aplicado la metodología de costes, obteniendo como resultado unos ahorros en energía, agua y abonado de 2872 €/anuales, para el mencionado tamaño de explotación. El estudio se ha completado con una evaluación de la inversión que esta tecnología requiere para determinar su viabilidad. Además, se ha realizado un análisis de sensibilidad considerando distintos supuestos que reflejan los riesgos que conlleva la actividad agraria del Sureste español.

Palabras clave: Monitorización, inversiones, hortalizas, coste, Mediterráneo.

Economic management of water saving technologies in South-eastern of Spain

Abstract The work evaluates the economic viability of implanting a wireless system for monitoring horticultural crops in a 5.5 ha farm in Campo de Cartagena (Murcia). The size of the plot is normal for the area and the crop rotation practices were usual in that place, the first cultivation was melon (Cucumis melo) variety Almeza, followed by two cultivations of lettuce (Lactuca sativa) variety Romana.

In order to determine the savings it has been used a cost methodology, resulting in savings of 2872 Euros per year, in energy, water and fertilizer, for the size of plot in question. The study was completed with a profitability analysis, which this type of technology needs for its viability to be determined. Moreover, a sensitivity analysis has been done for considering different suppositions, which reflect the implicit risks in the agricultural activity in south-eastern Spain.

Key words: Monitoring, investment, horticultural, costs, Mediterranean.

Introducción

En zonas de escasez hídrica, como el Sudeste español, la gestión eficiente del riego es fundamental para evitar consumos excesivos de agua en el cultivo así como la reducción de los costes de explotación. En estas zonas, el empleo de sistemas de telecontrol y automatización de riego permiten determinar el momento óptimo para regar y la cantidad de agua y fertilizante a aplicar.

Para la producción hortofrutícola en áreas de climas secos, es especialmente necesaria la adopción de tecnologías. En general, se puede afirmar que las condiciones climáticas de temperatura, humedad relativa y luz favorecen e intensifican la productividad de los cultivos. Por el contrario, los recursos hídricos suelen ser escasos y de deficiente calidad, y los suelos poco fértiles o con una intensa tendencia a perder su estructura y, en consecuencia, su fertilidad. Ante este panorama, las tecnologías juegan un importante papel y es una herramienta fundamental para incrementar la eficiencia del agua

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en la agricultura, convirtiéndose en una perfecta aliada en las estrategias de ahorro, al aprovechar las ventajas y paliar los inconvenientes de estas áreas de producción.

Según Sumpsi et al., (1998), para aumentar la eficiencia del agua en la agricultura se puede actuar a diferentes niveles. Bien a nivel de cuenca, aplicando la tecnología en el transporte del agua desde el embalse regulador hasta la cabecera de la zona regable, o bien, en la Comunidad de Regantes, en la que la distribución es controlada desde esta cabecera hasta las parcelas de los agricultores; y en tercer lugar en la explotación, con técnicas de distribución del agua desde pie de parcela hasta la planta, mediante diferentes sistemas de riego y métodos de programación del mismo. Estos métodos, se suelen basar en datos climáticos, donde se emplean los conceptos de evapotranspiración de referencia y coeficientes del cultivo, en el estado hídrico del suelo, donde se cuantifican las entradas y salidas de agua en un volumen de suelo para un determinado tiempo, o en el estado de la propia planta, donde se integran las condiciones del entorno de la planta. (Alcón et al, 2009).

El objetivo del presente trabajo se centra en la implantación de un sistema inalámbrico de monitorización en cultivos hortícolas, para determinar su rentabilidad y los ahorros que se deriven de su implantación. Ello conducirá a una optimización del consumo hídrico y a una gestión adecuada de este recurso natural, beneficiando el estado ecológico de las masas de aguas, por lo que se hace necesario su desarrollo y aplicación (Alarcón, 2003).

Información y Metodología

La parcela, donde se ha llevado a cabo el estudio, se encuentra situada en el paraje denominado el Marañal, en el Término Municipal de Fuente Álamo, en la comarca del Campo de Cartagena (Murcia). Las dimensiones de la finca estudiada (5,5 ha) representa la moda de las parcelas de la zona de referencia, en la que se ha aplicado la rotación habitual de la comarca (Tabla 1). En la parcela se estudia una rotación completa de cultivos que comienza con el cultivo del melón seguido de dos cosechas de lechuga. Dicha rotación se ha reflejado en la Figura 1.

Lechuga (2)

Figura 1. Rotación realizada en la parcela de estudio

En Feb Marz

Lechuga (1)

Sept Oct Nov DicAb May Juni Julio Agost

Melón

Localidad Comarca Provincia

Ubicación Fuente Álamo Campo de Cartagena Murcia

Tamaño de la parcela

Cultivos Melón Lechuga (1) Lechuga (2)

Variedad Almeza

Producción 50000 45000 45454

Precios (€/ha) 0,18 0,15 0,13

Romana

5,5 ha

Tabla 1.- Caracteríticas y cultivos de la parcela de estudio (campaña 2010-2011)

El sistema inalámbrico de monitorización para estos cultivos va acompañado de unos sensores. Estos sensores, también llamados nodos o motes, son sondas de reflectometría de dominio de frecuencias (FDR). Se consideró instalar cinco nodos de la red de sensores debido a que hay determinadas zonas del suelo con características edáficas homogéneas. Estos incluyen un circuito integrado y un sistema de transmisión de datos que permiten recoger dicha información. Conectados al nodo, se han instalado dos sensores a dos profundidades (2 cm y 30 cm de profundidad respectivamente), ya que en esas

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profundidades se encuentran las raíces activas del cultivo (López Riquelme et al., 2009). En estos nodos, se recogen los datos de humedad del suelo y salinidad con el fin de procesarlos. Debido a que estos sensores funcionan por pulsos eléctricos, cuando el agua aplicada en el riego entra en contacto con el sensor, se activa una señal que manda las ondas o pulsos a la central, transformando esa señal eléctrica en datos de humedad y conductividad eléctrica, lo que permite aplicar dosis de agua de riego diferenciales en función de la textura del suelo.

Esta tecnología requiere disponer de una infraestructura cuya composición y valoración se ha reflejado en la Tabla 2.

Existentes

Cabezal de riego 16410 Nodos de comunicación 1750

Balsa 57000 Sensores 3168

Instalación de riego por goteo 3882 Sofware 1200

Maquinaria 29756 Estación meterologica 4800

Aperos 23000 Análsis de suelo 68

Remolque 6500

Total 136548 10986

Nueva tecnología

Tabla 2.- Importe de las infraestructuras y maquinaria en la explotación (€/expl)

Para cada uno de los cultivos que integran la rotación, se han recogido en la explotación los datos necesarios para la elaboración de los costes de producción, que reflejan las prácticas más habituales de la zona. Se ha teniendo un especial cuidado en el control de las fechas de riego y las aplicaciones de los fertilizantes así como en la toma de datos de los consumos energéticos, para la cuantificación de los ahorros en agua, energía y abonado en los cultivos asociados a esa tecnología y realizar una comparación con los costes de producción que el empresario obtiene sin la aplicación de este sistema inalámbrico y con la aplicación del mismo.

La metodología elegida para la determinación de los costes de producción ha sido la del presupuesto empresarial que propone Kay, (1981). Esta metodología considera los costes formados por los costes variables, los costes fijos y los costes de oportunidad.

Se acompaña el trabajo con un análisis financiero consistente en la determinación de los flujos de caja durante los años de la vida útil del proyecto. Los parámetros de la inversión que se han introducido para la explotación objeto de estudio se referencia a continuación:

Inversión: Consistente en la instalación de una balsa, caseta de riego, red de distribución e instalación del sistema de riego por goteo en las parcelas, maquinaria y aperos, cuyos valores quedan reflejados en la Tabla 2, así como el importe correspondiente a la implantación de nueva tecnología.

Los pagos ordinarios derivados de los gastos de explotación y mantenimiento del cultivo (agua, abonos, fitosanitarios, etc.), han sido determinados y utilizados para la obtención de los costes y los cobros ordinarios procedentes de la venta de las cosechas a precios de mercado, expuestos en la Tabla 1.

Por último, se ha considerado los pagos extraordinarios obtenidos por la renovación de inmovilizados, cuya vida útil exija su reposición antes de finalizar la vida de la inversión. Al existir en la explotación elementos con diferentes vidas útiles su renovación generan unos cobros extraordinarios como consecuencia de su venta.

Se tomará el Valor Actual Neto (VAN) que señala la ganancia absoluta que el proyecto daría al agricultor. También se ha calculado la Tasa Interna de Rendimiento (TIR), y la Relación Beneficio Inversión (B/I), que mide la rentabilidad de la propia actividad y la ganancia relativa proporcionada por cada euro aportado respectivamente. Por otro lado, se ha determinado el plazo de recuperación o

1237

Pay-back, que nos señala el momento en el que la inversión se ha recuperado (Romero, 1998). Una vez estimados los flujos de caja y actualizados con una tasa de descuento del 4%, los resultados del análisis de inversión se exponen en la Tabla 4.

Resultados y Discusión

El cálculo de los costes de producción, del melón y las dos lechugas se ha determinado y reflejado de forma porcentual en la Figura 2, en la que se ha resaltado los conceptos más significativos del estudio, como son: agua, energía y abono. Se ha realizado la comparativa entre la situación con la nueva tecnología y sin la incorporación de esta tecnología, que en melón representan el 32% y 29%; en lechuga 1 de 20% y 18%; y en lechuga 2 del 16% y 14%, sin y con tecnología respectivamente. Todo ello, nos ha conducido a la determinación de los ahorros en agua, energía y abonado (Tabla 3).

Figura 2. Valores porcentuales de los costes de producción. CV: Costes Variables. CF: Costes fijos. CO: Costes de oportunidad.

El importe total de ahorros de la campaña y para la explotación fueron de unos 2.872 €. La partida de mayor ahorro han sido los abonos, con un importe de 1.716 €, cuantía a tener en cuenta ya que los abonos líquidos en fertirrigación son más caros que el resto, le sigue en importancia el ahorro de energía con 582 €, y por último el agua con 573 €. Por cultivo, es el melón, como cabeza de alternativa, del que más ahorro se obtiene. En los cultivos de las lechugas, los ahorros obtenidos van disminuyendo con la repetición de cultivo. Por ello, se plantea la conveniencia de realizar rotaciones con distintos cultivos y evitar la plantación repetitiva, con los consiguientes beneficios para el suelo.

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Melón Lechuga 1 Lechuga 2 Importe total (€)

Sin tecnología 5.615,34 2.462,23 2.162,38Con tecnología 5.183,40 2.385,52 2.097,67

Ahorro 432 76,71 64,71 573,42

Sin tecnología 1.547,89 766,76 825,46Con tecnología 1.458,39 655,23 685,36

Ahorro 330,87 111,53 140,1 582,5

Sin tecnología 4.910,25 2.720,37 1.244,06

Con tecnología 4.173,71 2.176,29 806,63Ahorro 736,54 544,08 435,43 1.716,05

TOTAL 1.499,41 732,32 640,24 2.871,97

Tabla 3. Cuadro resumen de los ahorros totales para los cultivos

AGUA

ENERGÍA

ABONADO

La evaluación de la inversión se ha planteado con la dotación del equipamiento y la infraestructura ya reseñada en Tablas 1 y 2 para una vida útil de 15 años, que se hace coincidir con la vida de varios de los equipos. Se ha considerado un tractor de 80 cv como representativo de la explotación (Tabla 4). Se ha partido de los precios de los cultivos ya reflejados en la Tabla 1, diferenciando el análisis si en el pago de la inversión se añade o no el importe del sistema inalámbrico. Podemos observar en dicha tabla, que los valores de los criterios utilizados (VAN, TIR, B/I y Pay-back) son muy positivos y favorables, especialmente cuando se elevan los precios de los productos, o menos favorables cuando sufren una ligera bajada de precios. Subrayamos que en todos los casos, el valor de VAN con la tecnología es más elevado que cuando no se incorpora. No ocurre lo mismo con el resto de los criterios.

SUPUESTO Precios TECNOLOGÍA VAN TIR (%) B/I PAY-BACK

Sin 314909 31 2,22 4Con 333170 31 2,18 4Sin 879167 80 6,19 2Con 897429 75 5,87 2Sin 84758 12 0,60 9Con 103020 13 0,67 9Sin 203707 30 1,43 4Con 214057 29 1,40 4Sin 35811 9 0,25 9Con 46161 10 0,30 9Sin 33224 8 0,23 9Con 43574 9 0,28 9

Tabla 4.- Análisis de sensibilidad de la actividad productiva

2.2. Situación desfavorable. Sólo K0. M: 0,15; L1: 0,13; L2: 0,10

2. Tractor 80 CV (n=10) M: 0,18; L1: 0,15; L2: 0,13

2.1. Situación desfavorable. Bajada de precios. M: 0,15; L1: 0,13; L2: 0,10

1.1. Situación favorable M: 0,22; L1: 0,25; L2: 0,19

1.2. Situación desfavorable. Bajada de precios. M: 0,15; L1: 0,13; L2:0,10

1. Tractor 80 CV (n=15) M: 0,18; L1: 0,15; L2: 0,13

Al tratarse de una nueva tecnología, no debemos obviar las influencias que sobre las inversiones tiene el efecto derivado de la obsolescencia (Caballero et al., 1992). Es por lo que el análisis de sensibilidad de la actividad productiva se ha completado con la consideración de asignar al proyecto una vida menor (10 años), que con los mismos precios de los productos, genera unos valores de la ganancia y rentabilidades inferiores a los de partida, reflejando el riesgo de esta actividad. Se completa el análisis provocando una bajada de los precios y el pago de la inversión desembolsado de una sola vez, situación que en el resto de los análisis, este pago se fraccionaba, incorporando la maquinaria al año siguiente de las instalaciones. En situaciones desfavorables, la tecnología es más aconsejable, ya que

1239

los valores de VAN, del TIR y B/I son mejores y el plazo de recuperación de dicha inversión es el mismo.

Conclusiones

El sistema de monitorización ofrece buenos resultados en la eficiencia de factores de producción como agua, energía y abonado con unos ahorros para la explotación de 2872 €/año, dato importante en zonas donde hay escasos recursos hídricos y éstos poseen precios elevados. Estos equipos permiten una gestión de la explotación en base a maximizar la producción por unidad de agua aplicada frente al criterio técnico de maximizar la producción por unidad de superficie cultivada.

Los costes de producción asociados a cada uno de los cultivos ofrecen valores significativos si hablamos de tecnología implantada o no. Se obtiene un 32% y 29% para melón, un 20% y 18% para la primera cosecha de lechuga y un 16% y 14% para la segunda cosecha sin y con tecnología respectivamente. Por lo que, si a estos resultados se les añade los generados por otras alternativas de cultivo propias de la zona como bróculi, coliflor, etc, estas diferencias se incrementan. Por lo tanto, la implantación de una tecnología ahorradora de agua es una herramienta de ayuda para la gestión del agua, especialmente en una región con alto déficit de este recurso.

Este sistema responde bien ante las bajadas de precios de los cultivos generalizadas, habitual en determinados periodos de tiempo donde existe mucha oferta de productos. Las variables estudiadas en el análisis de sensibilidad de la inversión aportan datos positivos.

Agradecimientos

GEAMED (AGL2010-22221-C02-01).Financiado por el Ministerio de Educación y Ciencia y fondos FEDER. También a proyecto de “Desarrollo y evaluación de un sistema inalámbrico de monitorización de cultivos hortícolas. Aplicación a la programación del riego”. Financiado por la Fundación Séneca de la Región de Murcia.

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1240

Equações para estimativas das Irradiações solares UV, PAR e IV em estufa de Polietileno.

E. Dal Pai 1, L. C. Lenz1, D. Martins1 e J. F. Escobedo1

1 Universidade Estadual Paulista - Campus de Botucatu - Faculdade de Ciências Agronômicas - Rua José

Barbosa de Barros, n. 1780 - Botucatu-SP-Brasil - CEP 18610-307 - edalpai@fca.unesp.br

Resumo

No trabalho são apresentadas as evoluções anuais das radiações H� GIN

, H� UVIN

, H� PARIN

, H� IVIN

e das frações K� UV ,

K� PAR e K� IV médias mensais em estufa de polietileno para uma base de dados das irradiações diárias medidas no período de março a dezembro de 2008 e de janeiro a fevereiro de 2009 em Botucatu/SP/Brasil. São apresentadas também as correlações anual lineares tipo Y = a*X das irradiações diárias ultravioleta interna (HUV

IN), fotossinteticamente ativa interna (HPAR

IN) e infravermelha interna (HIVIN) em função da irradiação global interna

(HGIN

) e global externa(HGEX)com seus respectivos coeficientes de determinação.

Palavras-chave: Radiação Global, UV, PAR e IV, estufa de polietileno.

Equations for estimation of solar UV, PAR and IV in polyethylene greenhouse.

Abstract

In this work are shown annual and monthly evolutions of H� GIN

, H� UVIN

, H� PARIN

, H� IVIN

solar radiations and K� UV,

K� PAR e K� IV ratios inside a polyethylene greenhouse. The measurements were performed from March 2008 to

February 2009 in Botucatu/SP/Brazil. Was presented either the annual linear relations (type Y = a* X) of

daily irradiations ultraviolet (H� UVIN), photosynthetically active radiation (H� PAR

IN) and near infrared (H� IVIN)

with both global inside (HGIN) and outside (HG

EX) irradiations and its respective coefficients of determination.

Keywords: Global radiation, UV, PAR, NIR, polyethylene greenhouse.

Introdução

A vantagem da utilização de estufas ou ambiente protegido com polietileno na agricultura consiste no aumento de produção de hortaliças e flores, principalmente nos períodos de entressafra, permitindo maior regularização de oferta e melhor qualidade dos produtos. Através do manejo correto deste micro ambiente, o produtor pode alcançar aumento significativo do rendimento e produtividade das culturas. Estudos com a radiação solar ultravioleta UV (0,29 a 0, 385µm), fotossintética ativa - PAR (0, 385-0,7µm) e infravermelha-IV (0,7 – 3,0µm), em estufas de polietileno são restritos a poucos trabalhos divulgados na literatura. Dentre as três componentes, a PAR é a mais estudada, pois compreende a faixa de comprimento de onda capaz de ativar o processo de fotossíntese (Kittas et al., 1999; Aguiar e Silva et al., 2000; Dal Pai e Escobedo, 2009; Abdel-Ghany & Al-Helal, 2011). A UV embora tenha importância biológica, ainda foi pouco estudada em estufa de polietileno. É conhecido que seus efeitos específicos causados nas plantas na faixa entre 0,40 µm e 0,32 µm são nocivos na formação do vegetal, resultando em plantas mais baixas e com folhas mais espessas. Na faixa entre 0,32 µm e 0,28 µm, é considerado intervalo prejudicial à maioria das plantas, e abaixo de 0,28 µm, exercem efeitos letais, matando rapidamente as plantas (Taiz & Zeiger, 2009). Não há informações de medidas da IV em estufa de polietileno. É conhecido apenas que IV na superfície terrestre representa 47,0% da

1241

radiação global(G), e depende fortemente do vapor de água da atmosfera local (Escobedo et al, 2011 , Abdel-Ghany & Al-Helal, 2011).

Considerando a pouca disponibilidade de informações sobre as radiações espectrais simultaneamente dentro de estufa e a importância atual dos ambientes protegidos na produção agrícola, esse trabalho teve por objetivo efetuar medidas dessas radiações dentro de estufa de polietileno, para analisar a sazonalidade das radiações e frações em função da variação climática local, e obter por meio de regressão linear, as equações de estimativa para as radiações UV, PAR e IV interna a partir da radiação global interna e externa.

Material e Métodos

O experimento foi realizado na FCA/UNESP em Botucatu (latitude 22º50’47,4” Sul e longitude 48º25’54,14” O) entre março a dezembro de 2008 e de janeiro a fevereiro de 2009 em Botucatu. A Fig. 1a mostra uma fotografia da estufa utilizada no trabalho, com área de 35m², tipo túnel alto sem ventilação (áreas laterais fechadas com polietileno), com cobertura de polietileno (100µm). Suas dimensões: 24m de comprimento, 7m de largura, 2m de pé direito e 1,7 m de altura da concavidade, e orientação Norte-Sul. Na Fig.(1.b,c) são mostrados os equipamentos de medidas das irradiâncias G, UV e IV interna a estufa de polietileno. Todos os equipamentos foram instalados na região central da estufa para evitar possíveis efeitos de bordadura, interferências espaciais e multireflexões.

Figura 1. a) Estufa de polietileno utilizada no estudo da FCA /UNESP/Botucatu; b) Disposição dos equipamentos no interior da estufa; c) detectores das radiações ultravioleta e infravermelha, em detalhe.

A radiação global externa G foi medida por um piranômetro Eppley PSP. Na medida da irradiância global interna foi utilizado um piranômetro CM da Kipp-Zonen3; para UV um radiômetro CUV-3 da Kipp-Zonen e para IV um piranômetro Eppley PSP com uma cúpula seletiva de transmissão na faixa espectral de 0, 695 a 2.8 µm. A irradiância PAR (IPAR) foi gerada pela diferença entre a irradiância IG e a soma das irradiâncias IUV e IIV medidas na mesma freqüência, por meio da equação: IPAR = IG – (IUV + IIV). Neste trabalho, as irradiância IG, IUV e IIV medidas será expressa em W/m2 e os valores integrados no dia em MJ/m2. Aqui a PAR será expressa em Wm-2 para irradiância e MJm-2 para irradiações diárias. O erro da estimativa da radiação PAR está associado à imprecisão das medidas da radiação global e infravermelha pelos piranometros da Eppley e do radiômetro UV da Kipp & Zonen: o piranômetro PSP possui uma incerteza de 2,5%, enquanto que, o radiômetro UV da Kipp & Zonen de 5,0% (Huang et al, 2011). Assim a radiação PAR que foi obtida por diferença por meio da equação: IPAR = IG – (IUV + IIV) possui uma incerteza estimada de 10,0%. A temperatura e a umidade relativa do ar foram medidas através de um sensor HMP45C da marca Campbell Scientific Inc. Na aquisição dos dados foi utilizado um datalogger Campbell CR21X, operando na freqüência de 1 Hz e armazenando médias de 5 minutos.

1242

Resultados e Discussão

Evolução anual das radiações e frações na estufa de polietileno.

Na Fig. 2 são mostrados os valores das radiações H� GIN, H� UV

IN, H� PARIN, H� IV

IN médias mensais diárias interna da estufa e da H� G

EX diária externa a estufa. As variações sazonais de H� GEX e

conseqüentemente, de H� GIN, H� UV

IN, H� PARIN, H� IV

IN, são resultantes das variações astronômicas e climáticas ao longo do ano. Os valores de H� G

EX, H� GIN, H� UV

IN, H� PARIN, H� IV

IN, no geral são maiores

quando o sol declinou mais próximo da latitude local0 (declinação solar negativa) nos meses de outubro a março. Nestes meses, período chuvoso, as concentrações de nuvens e vapor de água na atmosfera são maiores no ano. Ao contrário, os valores das radiações foram menores nos meses de abril a setembro quando o sol declinou mais distante da latitude local. Nesses meses do período seco, as concentrações de nuvens e vapor de água são as menores e a concentração de ar seco e aerossóis é maior no ano. A variabilidade das irradiações no período chuvoso está fortemente associada às variações da nebulosidade, precipitação e vapor d’água na atmosfera originadas pelas variações microclimáticos e pelos fenômenos sinóticos macro-climáticos denominado Zona de Convergência do

Atlântico Sul (ZCAS). O ZCAS gera aumento da nebulosidade com ocorrência de chuvas intensas e persistentes, na freqüência de duas a quatro vezes ao ano e com duração média de até 8 dias (Carvalho et al., 2002). No período seco, os valores de H� G

EX, H� GIN, H� UV

IN, H� PARIN, H� IV

IN também foram afetados pelas variações da nebulosidade, precipitação e vapor d’água na atmosfera,originadas pelo fenômeno sinótico macro-climático denominado Sistema Frontal Polar e por aerossóis originadas nas queimadas da cana-de-açúcar nos meses entre julho a novembro.

Figura 2. a) Evolução anual das radiações H� GEX, H� G

IN, H� UVIN, H� PAR

IN, H� IVIN; b) Evolução anual da

radiação H� UVIN dentro da estufa em outra escala no mesmo período.

A Fig. 2 mostra que a evolução anual de H� UVIN, H� PAR

IN, H� IVIN

acompanhou a da H� GIN.

Nos meses do período úmido: outubro a março, a radiação PAR foi maior que a IV, e nos meses do período seco, abril a setembro, a radiação IV foi maior ou igual a PAR. No período úmido, a radiação IV é menor que a PAR devido à forte absorção da radiação IV pelo vapor de água, enquanto que no período seco, a alta concentração de ar seco e aerossóis espalha e absorve mais a radiação PAR a IV. A evolução anual da H� UV

IN (fig 2b) mostra o efeito da presença do ar seco (decréscimo do vapor de água) e de aerossóis, no mês de março a julho, na absorção e espalhamento da UV, que reduziu H� UV

IN

do maior valor (março) até o menor valor (julho). È evidente que os valores H� GIN são inferiores aos

valores de H� GEX devido à absorção e espalhamento na cobertura de polietileno. Na Fig. 3 é mostrada a

evolução das frações ultravioleta, fotossintética ativa e infravermelha da radiação global calculadas por meio das relações: K� UV

IN = H� UVIN / H� G

IN, K� PARIN = H� PAR

IN / H� GIN e K� IV

IN = H� IVIN / H� G

IN médias mensais, respectivamente. A normalização das irradiações H� UV

IN, H� PARIN e H� IV

IN pela irradiação H� GIN

eliminou a dependência astronômica (declinação solar) e geográfica (latitude), respectivamente, do dia e local. Portanto, as variações sazonais nos valores das frações observadas na Fig. 3 são resultantes das variações climáticas como nuvens, vapor d’água, ar seco e aerossóis na atmosfera, bem como das variações do vapor d’água, aerossóis, dentro da estufa. Os valores das frações K� UV

IN, K� PARIN e K� IV

IN,

1243

variaram em cada mês em função da nebulosidade (freqüência do numero de dias com Kt<0,55) e da umidade relativa. Quanto maior foi o numero de dias com Kt<0,55 e maior valor de umidade relativa, maiores foram os valores médios K� UV

IN e K� PARIN, e menor foi o valor médios da fração e K� IV

IN. O valor de K� UV

IN = 2,9% foi maior no mês mais nebuloso e úmido (janeiro) com 68,5% dos dias Kt< 0,55 e umidade relativa de 81,2 %, enquanto que o valor de K� UV

IN = 2,3% foi menor em julho um dos meses mais claro e seco, com percentuais de dias (21,5%) de Kt< 0,55 e umidade relativa de 72,7 %.

Figura 3. a) Evolução anual das Frações K� UVIN e K� PAR

IN dentro da estufa. entre março de 2008 a fevereiro de 2009 em Botucatu; b) Evolução anual da fração K� uv

IN dentro da estufa em outra escala.

Similarmente, o valor de K� PARIN = 52,7% foi maior em janeiro, para 51,8% de dias com

Kt<0,55 e umidade relativa de 84,0%, enquanto que o valor K� PARIN = 44,6% foi menor em julho para

21,5% de dias com Kt<0,55 e umidade relativa de 72,7%. Ao contrário, o valor K� IVIN = 44,0% foi

menor em janeiro, com maiores percentuais de dias (68,5%) com Kt< 0.55 e umidade relativa diária de 81,2% respectivamente, enquanto que o valor de K� IV

IN = 53,8% foi em julho com 21,5% dos dias com Kt<0,55 e umidade relativa de 70,3%. Os resultados médios anual de K� UV

IN = 2,6%, K� PARIN = 50,6% e

K� IVIN = 47,1% dentro da estufa mostra que as frações UV da radiação global é a metade do valor ao

meio exterior K� UVEX = 4,2%, enquanto que as frações PAR e IV da radiação global são

estatisticamente iguais, pois K� PAREX = 49,5% e K� IV

EX = 47,0% (Escobedo et al, 2011).

Equações de estimativa das irradiações HUVIN, HPAR

IN e HIVIN em função de HG

IN e HG

EX

A Fig. (4.a, b e c) mostra que as relações das irradiações diárias ultravioleta interna UV (HUV

IN), fotossinteticamente ativa interna PAR (HPARIN) e infravermelha IV interna (HIV

IN) em função da irradiação global interna G(HG

IN) são lineares com elevados coeficientes de determinação R2. As equações de estimativas para o agrupamento dos dados anual são apresentadas na Tab. 1, juntamente com os respectivos coeficientes de determinação R2. Os coeficientes de determinação para as três relações da HUV

IN, HPARIN e HIV

IN em função de HGIN superiores a 0, 9774 mostram que as irradiações

estão muito bem correlacionadas com a irradiação global dentro da estufa. O ajuste foi melhor na seqüência para a PAR, IV e UV.

Figura 4 - Relações entre as irradiações HUVIN, HPAR

IN e HIVIN em função de HG

IN.

1244

Tabela 1. Equações das radiações HUVIN

, HPARIN

e HIVIN

em função de HGIN

anual

HUVIN = 0,025HG

IN 0,9774 HPAR

IN =0,508 HGIN 0,9939

HIVIN

= 0,467 HGIN 0,9884

O resultado das correlações é da mesma ordem de grandeza ao ajuste obtido por Escobedo et

al.(2008) para as mesmas relações dessas radiações fora da estufa de polietileno. Os valores dos coeficientes de determinação nas relações externas expressam a dependência que as radiações UV, PAR e IV possuem das condições da cobertura de céu, mais especificamente da presença de nuvens, vapor de água e aerossóis na atmosfera. Os efeitos das nuvens, apor de água, ar seco e aerossóis, são mais intensos para a radiação UV que para as radiações PAR e IV, razão pela qual, a amplitude de variação ou dispersão da relação HUV

IN / HGIN na Fig. 4.a foi superior as das frações HPAR

IN / HGIN e

HIVIN / HG

IN nas Fig. 4.b e 7c respectivamente.A atmosfera com nuvens e vapor d’água (período úmido) aumenta os valores das frações HUV

IN / HGIN e HPAR

IN / HGIN, e diminui o valor da fração HIV

IN / HG

IN, enquanto que, a atmosfera com ar seco, sem nuvens e com aerossóis (período da seca), diminui os valores das frações HUV

IN / HGIN e HPAR

IN / HGIN, e aumenta o valor da fração HIV

IN / HGIN. As

equações de estimativas lineares do modelo 1 (Tab. 1) passam pela origem, portanto os coeficientes angulares representam as frações médias de HUV

IN = 2,6%, HPARIN = 50,8% e HIV

IN = 46,7% da radiação HG

IN .

Na Fig. (5.a, b, c) são mostradas as relações das irradiações diárias HUVIN, HPAR

IN e HIV

IN em função da irradiação global externa HG EX. A relação entre as irradiações HUV

IN, HPARIN e

HIVIN com a radiação HG

EX é linear com elevados coeficientes de determinação R2(Tab. 2).

Figura 5. Relações entre as irradiações HUVIN, HPAR

IN e HIVIN em função da irradiação HG

EX;

Tabela 2. Equações das radiações HUVIN, HPAR

IN e HIVIN em função radiação HG

EX anual

HUVIN = 0,0196 HG

EX 0,9680 HPAR

IN = 0,3879 HGEX 0,9861

HIVIN = 0,3569 HG

EX 0,9903

O coeficiente angular das equações de estimativas para as irradiações HUVIN, HPAR

IN e HIVIN

dentro da estufa a partir da radiação global externa HG EX, são menores que os das equações de

estimativas para HUVIN, HPAR

IN e HIVIN a partir da global interna HG

IN. A razão deste decréscimo está na atenuação na cobertura de polietileno que reduziu a radiação global em aproximadamente 76,0% ao ser transmitido na estufa.

1245

Conclusões

A evolução anual das irradiações H� GIN, H� UV

IN, H� PARIN, H� IV

IN no interior é inferior as do exterior

a estufa, devido à atenuação por absorção e reflexão das irradiações na cobertura do polietileno. A sazonalidade das irradiações, devido as variações astronômicas e climáticas ao longo do ano, são iguais do meio exterior a estufa, com valores das irradiações maiores no verão e primavera, e menores no outono e inverno. As frações K� UV, K� PAR e K� IV médias mensais dentro de estufa, variaram em cada mês do ano em função da nebulosidade e da umidade relativa dentro da estufa. As frações K� UV, K� PAR e K� IV médias mensais obtidas dentro de estufa de polietileno iguais a KUV

IN = 2,5% e KPARIN = 50.8%

diferiram das frações fora da estufa. A fração UV/G diminuiu de 4,2 % para 2,5%, ou seja, a fração UV/G foi reduzida em 40,4 % ou transmitida em 59,5%. A fração PAR/G aumentou de 48,9% para 50,8%, ou seja, transmitida em 103,4%. A fração KIV

IN = 46,7% foi transmitida em 100%.

As correlações anual das irradiações HUVIN, HPAR

IN e HIVIN em função da irradiação HG

IN são lineares tipo (Y = a*X), e com elevados coeficiente de determinação R2. Os coeficientes angulares representam as frações média HUV

IN/HGIN = 0, 025; HPAR

IN/HGIN = 0,508; HIV

IN/HGIN= 0,467

respectivamente. Percentualmente, a irradiação UV na global interna é igual HUVIN/HG

IN = 2,5%; a irradiação PAR da global interna é HPAR

IN/HGIN = 50,8% e a irradiação IV da global interna e

HIVIN/HG

IN = 46,7%%. As correlações anual das irradiações diárias HUVIN, HPAR

IN e HIVIN em função da

irradiação HGEX também são lineares e com elevados coeficiente de determinação R2. Similarmente,

HUVIN/ HG

EX = 0, 019; HPARIN/ HG

EX = 0, 388; HIVIN/ HG

EX = 0, 357 respectivamente. Percentualmente, a irradiação UV na global externa é igual HUV

IN/ HGEX = 1,9%; a irradiação PAR da global externa é

HPARIN/ HG

EX = 38,8% e a irradiação IV da global externa é HIVIN/ HG

EX = 35,7%.

Agradecimientos

Agradecimentos CNPq e FAPESP pelo auxilio financeiro da pesquisa

Referências

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Regional Latino-Americana da ISES. Florianópolis-SC, Brasil. Escobedo, J. F., Gomes, E. N., Oliveira, A. P., Soares, J. R. (2011). Ratios of UV, PAR and NIR components to

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1246

Sistema de cultivo superintensivo en cítricos

F.J. Arenas1, M. Bordas2, J. Torrents2 y A . Hervalejo1

1 IFAPA Centro Las Torres. Alcalá del Río. Consejeria de Agricultura, Pesca y Medio Ambiente. Junta de

Andalucía. Ctra. Sevilla - Cazalla Km. 12,2. Alcalá del río (Sevilla). fjose.arenas@juntadeandalucia.es 2 Agromillora Research SLU. El Rebato s/n. 08739 Subirats (Barcelona)

Resumen

España con una producción de 5,16 millones de toneladas de cítricos, ocupa el sexto lugar en el mundo (FAO, 2013). Además España figura como el primer exportador a nivel mundial llegando a exportar casi 2,9 millones de toneladas.

Pese a su importancia económica y social, el sector citrícola español actualmente se encuentra en una situación de riesgo frente a la amenaza que supone la globalización de los mercados y la presencia de países con costes de producción muy bajos que presionan los precios a la baja. Esta situación requiere de nuevos sistemas de producción, para lo cual se está pensando en diseñar fincas donde los gastos de tratamientos, poda y recolección sean minimizados para conseguir rentabilidad.

El cultivo de cítricos injertados sobre patrones enanizantes, dirigido a realizar plantaciones intensivas y superintensivas (800 a 2.000 árboles/ha), permitiría tanto una rápida entrada en producción como la mecanización total del cultivo (poda, recolección, tratamientos, etc.).

Aunque actualmente hay muy poca experiencia sobre cultivo superintensivo de cítricos en el mundo (Hardy, 2008), sí son conocidos distintos patrones que se han ensayado y de los cuales existen ya datos sobre su buen comportamiento en campo. No obstante, se desconoce la adaptación de estos patrones a este sistema de producción de altas densidades, así como la formación y manejo más adecuado para tales plantaciones.

En este sentido, este trabajo presenta los resultados obtenidos, en una parcela experimental de alta densidad, en lo referente al desarrollo vegetativo de diferentes variedades sobre dos patrones de cítricos enanizantes.

Palabras clave: patrones enanizantes, alta densidad, desarrollo vegetativo.

High density planting in Citrus Abstract

Spain with a production of 5,16 million tons of Citrus, ranks sixth in the world (FAO, 2013). Additionally, Spain ranks as the largest exporter worldwide, with an amount reaching nearly 2,9 million tons.

Although the economic and social importance, the Spanish citrus sector is currently in a situation of risk due to the threat posed by the globalization of markets and the presence of countries with very low production costs. This situation requires the development of new production systems, reason why we are thinking in the design of orchards where the cost of treatments, pruning and harvesting are minimized in order to achieve profitability.

The citrus varieties grafted on dwarfing rootstocks for super-high density plantings (800-2000 trees/ha), may allow rapid entry into production and total crop mechanization (pruning, harvesting, treatments, etc.).

Although there is currently very little experience in superintensive citrus crop in the world (Hardy, 2008), different dwarfing rootstocks are known and data already exist on their good performance in the field. However, it is unknown how to adapt these rootstocks to the new production system of high densities.

In this context, this work shows the results obtained, in a high-density experimental plot, in relation to vegetative development of different varieties on two dwarfing rootstocks.

Keywords: dwarfing rootstocks, high density, vegetative development.

1247

Introducción

España es el sexto productor de cítricos (5,16 millones de toneladas) y primer exportador a nivel mundial (casi 2,9 millones de toneladas), según datos de la FAO (2013). No obstante, el sector citrícola español se encuentra amenazado por la globalización de los mercados y la fuerte presión de los precios a la baja que realizan terceros países productores con costes de producción muy bajos.

En la estructura de costes de cualquier explotación de frutales, la recolección y la poda, por su gran demanda en mano de obra, son las labores de cultivo más costosas, suponiendo juntas más de la mitad de los costes anuales del cultivo.

El establecimiento de plantaciones con sistemas de cultivo, alternativos al convencional, orientado a reducir los principales costes de cultivo se plantea como una estrategia interesante en la mejora de la competitividad de las explotaciones citrícolas andaluzas.

En esta línea surge el cultivo superintensivo de cítricos, el cual pretende a través del establecimiento de plantaciones de alta densidad, con árboles de reducido vigor, un notable ahorro en las labores de cultivo de mayor coste sin renunciar a óptimas producciones por hectárea. El empleo de marcos de plantación más estrechos, 4 x 1,5m, 3,5 x 1,25m, dirigidos a la formación de setos, no sólo permitiría una rápida entrada en producción, sino también un alto grado de mecanización, traducido en importantes ahorros de mano de obra.

En otros cultivos como el olivar, el cultivo superintensivo ha permitido conseguir un aumento muy notable de la rentabilidad respecto al olivar tradicional.

Centros de Investigación públicos (IFAPA y IVIA) y empresas privadas tales como Agromillora están colaborando en un proyecto para desarrollar la tecnología de plantaciones de cítricos en alta densidad.

En el 2009 se diseñaron e implantaron en zonas del Sur de España 6 parcelas experimentales de superficies entre 1-2 ha con patrones enanizantes, obtenidos por el programa de mejora genética de patrones de cítricos tolerantes a tristeza desarrollado en el Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias (IVIA) desde 1974. En estos ensayos se pretende evaluar la adaptación de estos patrones al sistema superintensivo, evaluando su efecto sobre distintas variedades (desarrollo vegetativo, precocidad, productividad y calidad de la fruta) e identificando el manejo de cultivo más adecuado.

En este trabajo se presentan los resultados obtenidos en el desarrollo vegetativo de tres variedades de cítricos (`Lane Late´, `Salustiana´ y `Valencia Late´) sobre dos patrones de cítricos enanizantes Forner- Alcaide 418 (citrange Troyer x mandarino común) y Forner- Alcaide 517 (mandarino King x Poncirus trifoliata) en una parcela experimental establecida en superintensivo y ubicada en Sevilla.

Material y Métodos

Parcela experimental

Parcela situada en el término municipal de Alcalá del Río (Sevilla) con un clima tipo mediterráneo continental, con régimen de precipitaciones variables, inviernos suaves y veranos secos y muy cálidos.

La parcela cuenta con una superficie aproximada de 768 m2, presentando un terreno llano, con sistema de plantación en meseta y marco de plantación rectangular de 4 x 1,5 m. El suelo de textura franca (25% de arcilla, 32% de arena y 43% de limo), presentó en el 2010 un pH alcalino (8,7), niveles bajos en materia orgánica (1,05%) y niveles de caliza activa y de salinidad de 4,8% y 0,12 mS/cm. En cuanto a la fertilidad del suelo, éste presentó niveles bajos de materia orgánica (1,05%) y de N Kjeldahl (675 mg/kg) y muy altos de calcio extraíble (18,38 meq/100g).

El agua de riego, procedente de un pozo y aplicada mediante riego localizado por goteo, presentó ph neutro (7,1), ligera salinidad (1,46 mS/cm) y niveles moderados en bicarbonatos (7,74 meq/l).

1248

La parcela fue plantada en junio del 2009 con tres variedades: `Valencia Late´, `Salustiana´ y ´Lane Late´ (Imagen 1), sobre dos patrones de cítricos enanizantes (Forner y Forner-Giner, 2003): Forner-Alcaide nº 418 (FA 418) y Forner-Alcaide nº 517 (FA 517). Aunque el diseño inicial contemplaba una variedad más, `Clemenules´ (2), ésta no fue introducida en el ensayo hasta el 2010. El diseño experimental de la parcela se correspondió con un split-plot de cuatro repeticiones, en la que la parcela elemental estuvo integrada por 4 árboles por variedad y patrón.

Imagen 1. Detalle de la parcela experimental en superintensivo. Año 2012.

Toma de datos

En abril del 2010 se tomaron muestras de suelo y del agua de riego para la realización de los análisis físico-químicos del suelo y de la calidad del agua de riego.

En la determinación del crecimiento vegetativo, se tomaron medidas referentes a la biometría del árbol al inicio del ensayo (julio del 2010) y en años posteriores (septiembre del 2011 y abril del 2013), en cada uno de los árboles del ensayo. Así, mediante el empleo de una cinta métrica se midió la altura total (HT; m), la altura del la falda (HF; m), el diámetro transversal de la copa (DT; m) y el diámetro longitudinal de la copa (DL; m), mientras que para el diámetro del tronco de la variedad (DV; mm) y el diámetro del tronco del patrón (DP; mm), medidos cinco centímetros por encima y por debajo de la unión del injerto, se empleó un calibre digital. A través de estos parámetros se calculó el volumen de copa según la Ecuación (1) (Turrell, 1946):

Vc (m3) = 0,5238 × (HT –HF) × [(DL+DT)/2]2 (1)

La afinidad del patrón con la variedad se determinó mediante la relación DP/DV, siendo la variedad más afín al patrón cuanto más se aproxime la relación DP/DV a la unidad.

Análisis estadístico

El análisis estadístico de los datos se realizó con el programa informático STATISTICA 6.0. Los datos fueron analizados mediante el análisis de la varianza (ANOVA) previa comprobación de la asunción de la normalidad y de la homogeneidad de los datos de la muestra. En los casos en los que no se cumplieron la homogeneidad o normalidad de los datos, éstos fueron analizados mediante el análisis no paramétrico de Kruskal-Wallis.

1249

Resultados y Discusión

Afinidad

En todas las variedades se observó un descenso del ratio DP/DV a lo largo del tiempo como consecuencia del crecimiento de la parte aérea del árbol (injerto), alcanzando valores en torno al 1,15 en el año 2013 (Figura 1). Estos valores muestran una buena afinidad entre la variedad y el patrón, no obteniéndose diferencias significativas entre variedades (p>0,05). No obstante, sí se observó una mayor afinidad de las variedades con FA 517 que con FA 418, aunque estas diferencias para el último año del ensayo sólo fuesen significativas en la variedad `Lane Late´.

Figura 1. Afinidad injerto-patrón (DP/DV) de las diferentes combinaciones a lo largo de los tres años de ensayo.

Las barras representan el error estándar. Letras diferentes indican diferencias significativas entre patrones para una misma variedad.

Crecimiento del árbol

En la parcela experimental se obtuvo un efecto significativo del patrón sobre el crecimiento del árbol. Así, FA 418 registró valores significativamente inferiores en diámetros de tronco (DP y DV), altura del árbol (HT) y volumen de copa (Vc) (Figura 2 y Figura 3). Resultados similares han sido referidos en otros trabajos (Lliso et al., 2004; Martinez-Ferri et al., 2005), en los que FA 418 indujo un menor vigor que otros patrones sobre la variedad `Navelina´ y `Clementina de Nules´.

07/10 09/11 04/13 07/10 09/11 04/13 07/10 09/11 04/13

0,75

1,00

1,25

1,50

1,75

2,00

2,25

DP/DV

FA418

FA517

ns

ns

b

a ns

`Salustiana´ `Lane Late´ `Valencia Late´

ns

1250

Figura 2. Diámetros de tronco del patrón (DP) y de la variedad (DV) en los tres años de ensayo.

Las barras representan el error estándar. Letras diferentes indican diferencias significativas entre patrones para una misma variedad.* indica diferencias de una variedad con respecto a las otras para un mismo

patrón y fecha.

Se obtuvieron diferencias significativas entre variedades únicamente sobre el patrón FA 517, desapareciendo éstas sobre FA 418 como consecuencia del bajo vigor encontrado en todas las variedades. Así, `Salustiana´ se mostró como la variedad más vigorosa, mostrando alturas y volúmenes de copa significativamente superiores a los de las otras variedades (Figura 3). Por el contrario, `Lane Late´ mostró significativamente el menor vigor.

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

DP (mm)

FA418

FA517

07/10 09/11 04/13 07/10 09/11 04/13 07/10 09/11 04/13

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

DV (mm)

ns nsb

a

b

a

b

ab*

a

b*

a

b

a

b

a

b

a ns*b

a

b

a

b*

a

b

a

b

a

b*

a

b

a

ns

`Valencia Late´`Salustiana´ `Lane Late´

1251

Figura 3. Volumen de copa (Vc) y altura del árbol (HT) en los tres años de ensayo.

Las barras representan el error estándar. Letras diferentes indican diferencias significativas entre patrones para una misma variedad.* indica diferencias de una variedad con respecto a las otras para un mismo

patrón y fecha.

Conclusiones

Todas las variedades mostraron una buena afinidad con los dos patrones de estudio. Aunque todas ellas mostraron una mayor afinidad con FA 517, sólo fue significativo en el caso de `Lane Late´. FA 418 redujo significativamente el vigor de la variedad en comparación con FA 517.

Bibliografía

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profesional de sanidad vegetal, 153: 74-76 Lliso, E., Forner, J.B. and Talón, M. (2004). The dwarfing mechanism of citrus rootstocks F&A 418 and F&A23

is related to competition between vegetative and reproductive growth. Tree Physiology 24, 225-232. Martínez-Ferri, E., Hervalejo García, A., Jiménez Pérez, M., Fayos España, A., and Forner-Giner, M.A. (2005).

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Turrell, F.M. (1946). Tables of surfaces and volumes of spheres and of prolate and oblate spheroids, and

spheroidal coefficients Univ. Calif. Press, Berkley, California.

07/10 09/11 04/13 07/10 09/11 04/13 07/10 09/11 04/13

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

HT(cm)

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

Vc(m3)

FA418

FA517

`Salustiana´ `Lane Late´ `Valencia Late´

b*

a

b*

a

b*

a

b*

a

b*

a

b*

a

b*

a

b*

a

b*

a

1252

Desempenho de filmes biodegradáveis em dois ciclos da cultura de

pimento para fins industriais em Portugal

A. Costa1, I. Morais1, D. Santos2, R. Costa1, A. Saraiva1, L. de Carvalho1, A. Lima2, M.

Oliveira1, M. Moldão2, A. A.Monteiro2 e E. Duarte1.

1 UIQA - Unidade de Química Agrícola e Ambiental, Instituto Superior de Agronomia, Tapada da Ajuda, 1349-017 Lisboa, Portugal

e-mail: ana_costa_198@hotmail.com; eduarte@isa.utl.pt; 2 CEER – Centro de Engenharia de Biossistemas, Instituto Superior de Agronomia, Tapada da Ajuda, 1349-017 Lisboa,

Portugal

Resumo

Em Portugal, as culturas hortícolas consomem elevadas quantidades de filmes plásticos na cobertura de solo e, apesar das vantagens do uso destes materiais no rendimento das culturas os seus resíduos podem ter elevado impacte ambiental local se não forem cuidadosamente removidos. Como alternativa a estes materiais surgiram os plásticos biodegradáveis que têm a vantagem de serem incorporados no solo, no fim do ciclo. De modo a demonstrar a viabilidade destes novos filmes na produção de pimento para indústria surgiu o projecto AGROBIOFILM.

Ao longo de dois ciclos da cultura do pimento comparou-se o comportamento de oito filmes biodegradáveis (com diferentes cores e espessuras) vs um filme de polietileno (no primeiro ciclo) vs cultura sem cobertura de solo (no segundo ciclo - prática tradicional em culturas com colheita mecânica). Ao longo do ciclo cultural foram monitorizados os dados meteorológicos locais, determinada a produtividade e qualidade dos frutos e a incidência das principais pragas e doenças, bem como a resistência e durabilidade dos novos filmes.

Não houve diferenças significativas na produtividade da cultura, nos dois ciclos de ensaio, entre as modalidades, tendo a produtividade média das modalidades com cobertura do solo, do primeiro ciclo sido de 52 t.ha-1 na cobertura de polietileno e 51.0 t.ha-1 na cobertura biodegradável. No segundo ciclo, a produtividade variou entre 51 e 83 t.ha-1 nas modalidades biodegradáveis, enquanto que, na modalidade solo sem cobertura a produtividade foi de 49 t.ha-1. Não houve diferenças nem ao nível da qualidade dos frutos nem na susceptibilidade a pragas e doenças entre as modalidades. Convém ainda realçar que as propriedades mecânicas não foram comprometidas ao longo dos ciclos.

Com base nos resultados obtidos e para as condições testadas, os novos filmes estudados aparentam ser uma alternativa viável aos filmes convencionais, perspectivando a possibilidade da colheita mecânica do pimento em situação de cobertura do solo.

Palavras-chave: indústria, sustentabilidade, mulches biodegradáveis, Agrobiofilm.

Performance of biodegradable films in two cycles of bell-pepper crop for industrial purposes, in Portugal

Abstract In Portugal, vegetable crops consume large amounts of mulch films and, despite the advantages of using these materials in the yield, there are environmental impacts associated with film residues, if they’re not carefully removed. To find alternatives to conventional film, the project AGROBIOFILM tried to demonstrate the feasibility of biodegradable films for the bell-pepper production for industry, having the advantage of being incorporated in the soil at the end of the cycle.

Along two Spring-Summer cycles, eight biodegradable films (with different colors and thicknesses) were tested to be compared with a polyethylene film (on the first cycle) and culture without soil covering (on the second cycle and traditional with mechanical harvesting). Meteorological data were obtained from a weather station. Fruit yield and quality were monitored along the crop cycle and the incidence of pests and diseases affecting the crop as well as the strength and durability of the new mulches, were also followed.

In both years, there were no significant differences in crop yield. In the first cycle the polyethylene presented a yield of 52 t.ha-1, while the biodegradable mulch had 51 t.ha-1. In the second year, the modality soil without covering recorded the lowest yield (49 t.ha-1), in contrast to the ones with the new mulches (between 51 and 83 t.ha-1). There were no significant differences on the fruit quality, neither in the susceptibility to pests and diseases between all the modalities. It is also important to emphasize that the mechanical properties were not compromised when compared with polyethylene films.

1253

Based on the results obtained and the meteorological conditions, the new mulches appear to be a viable alternative to conventional film, foreseeing the possibility of mechanical harvesting on bell-pepper crop with soil mulching.

Keywords: sustainability, biodegradable mulches, industrial, Agrobiofilm

Introdução

À semelhança de outros países, em Portugal são consumidas elevadas quantidades de filmes plásticos na cobertura de solo na produção de culturas hortícolas (OMAIAA, 2012). São inúmeras as vantagens do uso deste material no desempenho destas culturas e, apesar das vantagens no rendimento das culturas (Lieten, 1991), os seus resíduos representam um grande problema ao nível do impacte ambiental local se não forem cuidadosamente removidos, o que se traduz em elevados custos (Hemphill, 1993). O projecto AGROBIOFILM procurou encontrar alternativas ao filme convencional, demonstrando a viabilidade de filmes biodegradáveis (AGROBIOFILM, 2010) na produção de pimento para indústria. No fim do ciclo cultural estes novos filmes são incorporados no solo, evitando assim os custos de remoção e tratamento (AGROBIOFILM, 2010).O principal objectivo do uso destes filmes passa por, manterem ou melhorarem o desempenho da cultura relativamente ao filme tradicional, mantendo a sua estrutura física e mecânica ao longo do ciclo cultural (McCraw & Motes, 2007).

O objectivo deste trabalho consistiu na comparação em condições reais de cultura de filmes biodegradáveis vs filme convencional (polietileno), em dois ciclos da cultura de pimento, para verificar eventuais diferenças na produtividade da cultura, qualidade dos frutos e incidência de pragas e doenças. No caso do segundo ciclo de cultura, o objectivo foi também verificar se os filmes usados permitissem a mecanização da colheita, tradicional com culturas sem cobertura de solo destinadas à indústria.

Material e Métodos

No primeiro ciclo o ensaio decorreu no Granho de Maio a Setembro de 2010 e no segundo ciclo em Vale de Cavalos – Ribatejo, Portugal, de Maio a Outubro de 2012. Em ambos os ciclos foram monitorizados os dados meteorológicos locais através de uma estação meteorológica. Os oito filmes estudados encontram-se caracterizados na Tabela 1. No primeiro ciclo, comparou-se o comportamento de um filme biodegradável (Agrobiofilm 15B Lot1) com o filme de PE 25B, o respectivo layout é ilustrado na Figura 1, foram estabelecidas três repetições de 75 plantas cada, em linhas diferentes e em blocos casualizados. No segundo ciclo, compararam-se sete filmes biodegradáveis (com diferentes cores, espessuras e formulações, de acordo com o apresentado na Tabela 1) com cultura sem cobertura de solo, onde foram estabelecidas 3 repetições de 10 plantas, em linhas diferentes e em blocos casualizados, onde o respectivo layout é ilustrado na Figura 2. A monitorização das doenças foi efectuada visualmente em ambos os ciclos. No caso das pragas, no primeiro ciclo o processo foi visual ao passo que no segundo, foram realizadas amostragens agitando vigorosamente todas as flores de cada repetição. No fim do 2º ciclo foi realizada uma amostragem de solo para isolamento, pelo método das diluições, e contabilização de colónias formadas por fungos e identificação das mesmas.

Figura 1 – Desenho experimental do primeiro ciclo de pimento (2010)

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Figura 2 – Desenho experimental do segundo ciclo de pimento (2012).

Tabela 1 – Características dos filmes utilizados nos ensaios Modalidades Ciclo Espessura (μm) Cor Características

PE 25 B 1º 25 Preto Polietileno de baixa densidade Agrobiofilm 15B Lot1 1º 15 Preto Filme de Mater-Bi ™ Agrobiofilm 12B Lot1 2 º 12 Preto Filme de Mater-Bi ™ Agrobiofilm 15B Lot2 2 º 15 Preto Filme de Mater-Bi ™ com materiais reciclados Agrobiofilm 17B Lot2 2 º 17 Preto Filme de Mater-Bi ™ com materiais reciclados Agrobiofilm 15G Lot2 2 º 15 Verde Filme de Mater-Bi ™ com materiais reciclados Agrobiofilm 17SB Lot1 2 º 17 Prata/Preto Filme de Mater-Bi ™ Agrobiofilm 17B NN 1.5 2 º 17 Preto Filme de Mater-Bi ™

NF 17 B 2 º 17 Preto Filme de Mater-Bi ™ da anterior formulação NF

A resistência física e mecânica dos filmes foi monitorizada, visualmente, ao longo dos ciclos culturais, com o objectivo de entender a resistência dos mesmos às intempéries para permirtir o correcto desenvolvimento das plantas. Visto ser um dado visual, não foi realizada análise estatística.

A produtividade (t.ha-1) foi determinada com base nas colheitas agendadas pelo produtor. A qualidade dos frutos foi determinada, no primeiro ciclo, apenas em frutos verdes, através da amostragem dos frutos colhidos, tendo sido analisado o teor de sólidos solúveis (°Brix). No segundo ciclo, foram analisados frutos verdes e maduros com amostras dos frutos colhidos. Foram analisados os parâmetros: actividade antioxidante, teor fenólco total , teor de sólidos solúveis (°Brix) e, adicionalmente, acidez (g ácido cítrico.100g-1) e cor. Nos frutos maduros foi também analisada a espessura da polpa (mm).

A atividade antioxidante das amostras foi determinada pelo método DPPH (2,2-difenil-1-picril-hidrazila). Este método consiste em avaliar a reação dos compostos antioxidantes de extratos com o radical 2,2-difenilpicril-hidrazina (DPPH-H), sendo a mesma monitorizada pela variação da absorvância a 517 nm e expressa em μmol Trolox.100 g-1.

O teor fenólico total foi determinado com base na reacção colorimétrica promovida pelo reagente Folin-Ciocalteu de acordo com Swain e Hillis (1959). O conteúdo fenólico total é expresso em mg de equivalentes de ácido clorogénico por 100 g de produto, tendo sido calculado a partir da interpolação dos valores de absorvância na curva de calibração desenvolvida com este padrão (0 – 0,35 mg/mL).

Os dados recolhidos foram tratados estatisticamente recorrendo ao teste ANOVA e para a diferença das médias utilizou-se o teste Tukey.

Resultados e Discussão

Parâmetros Meteorológicos

Relativamente aos parâmetros meteorológicos monitorizados (temperatura do ar – Figura 3a -, humidade relativa do ar – Figura 3b -, radiação solar – Figura 3c e precipitação – Figura 3d), as condições meteorológicas foram consideradas típicas. De acordo com a última década.

1255

Figura 3 – a) Temperatura do ar de 2010, 2011, 2012 e média 2000-2009. b) Humidade relativa do ar de

2010, 2011, 2012 e média 2000-2009. c) Radiação solar de 2010, 2011, 2012 e média 2000-2009. d) Precipitação de 2010, 2011, 2012 e média 2000-2009.

Pragas e Doenças

Relativamente às pragas e doenças, no primeiro ciclo, não foram detectados grandes problemas. Convém unicamente salientar a elevada infestação por junça (Cyperus rotundus L. – Figura 4a) e nos frutos manchas causadas por escaldão (Figura 4b) devido às elevadas temperaturas, mas sem diferenças entre as modalidades.

No segundo ciclo, a principal praga identificada foram os tripes (Frankliniella occidentalis Perg., Tabela 2). A modalidade cultura sem cobertura de solo foi diferente estatisticamente, apresentando maior número de insectos, uma vez que tinha mais infestantes perto das plantas promovendo abrigo e fonte de disseminação para a praga. Nas modalidades com cobertura de solo biodegradável, não foram detectadas diferenças estatísticas, apesar da modalidade Agrobiofilm 17B Lot2, ter apresentado alguma tendência para o menor número de insectos. Quanto às doenças, no final do ciclo foram analisadas amostras de solo de cada modalidade e realizados isolamentos pelo método das diluições. O número de UFC’s (unidades formadoras de colónias por grama de solo) foi bastante

disperso (Tabela 2) pelo que após tratamento estatístico com um teste ANOVA não foram detectadas diferenças significativas.

Figura 4 – 1ª ciclo - a) Infestação por junça (Cyperus rotundus L.). b) Fruto danificado devido a um

escaldão.

a b

c d

a b

1256

Tabela 2 – Número total médio de insectos (Frankliniella occidentalis Perg.) e número total de unidades formadoras de colónias (ufc.g-1 de solo) analisadas do solo das diferentes modalidades no 2º ciclo.

Agrobiofilm

17B Lot2 NF 17 B

Agrobiofilm 12B Lot1

Agrobiofilm 15G Lot2

Agrobiofilm 17SB Lot1

Agrobiofilm 17B NN 1.5

Agrobiofilm 15B Lot2

Cultura sem cobertura

de solo

Número total médio de insectos

83,0 a 97,9 a 109,9 ab 112,2 ab 116,0 ab 119,5 ab 123,5 ab 192,5 b

ufc.g-1 de solo

1650 a 4100 a 1183 a 1583 a 2083 a 3217 a 3833 a 2217 a

Nota: Teste ANOVA com um nível de significância α= 0,05. Valores seguidos da mesma letra não são significativamente diferentes.

Resistência Física e Mecânica dos filmes

A resistência física e mecânica dos filmes (avaliada visualmente) demonstrou-se adequada tendo alguns dos filmes menos espessos apresentado um grande nível de degradação na altura da colheita, situação aliás desejada, para permitir a colheita mecânica. Sobretudo no segundo ciclo foi verificado o importante papel no arranque do crescimento da cultura após a plantação promovendo um maior desenvolvimento foliar nas modalidades com cobertura de solo e por comparação com a modalidade sem cobertura de solo que, inicialmente, apresentou um porte mais frágil e pequeno.

Produtividade

Quanto à produtividade, no primeiro ciclo, não foram detectadas diferenças ao passo que no segundo ocorreu o oposto (Tabela 3). Estes resultados são consistentes com outros estudos efectuados com outras culturas usando filmes biodegradáveis (Lopez, et al., 2007; Saraiva, et al., 2012). No segundo ciclo, há uma clara tendência para o aumento da produção em cultura com coberta de solo visto a modalidade cultura sem cobertura de solo ter apresentado uma produção de cerca de 48.8 t.ha-1 e da modalidade Agrobiofilm 12B Lot1, ter apresentado 82.9 t.ha-1, diferentes estatisticamente.

Tabela 3 – Produtividade e % de frutos não comercializáveis obtidas, nos dois ciclos estudados (2010 e 2012), na cultura de pimento para industria.

Modalidades % Não - comercializável Rendimento total (t.ha-1) Rendimento

comercializável (t.ha-1)

1º

cicl

o PE 25 B 6,0 77,4 73,0 a

Agrobiofilm 15B Lot1 7,0 81,3 76,0 a

2º c

iclo

Agrobiofilm 12B Lot1 2,9 85,5 82,9 d

Agrobiofilm 15B Lot2 4,6 64,5 61,5 bc

Agrobiofilm 17B Lot2 7,5 86,1 79,6 d

Agrobiofilm 15G Lot2 4,3 74,3 71,1 c

Agrobiofilm 17SB Lot1 11,9 72,9 64,2 bc

Agrobiofilm 17B NN 1.5 9,5 66,7 60,3 bc

NF 17 B 12,2 57,6 50,6 a

Cultura sem cobertura de solo 15,4 57,6 48,8 a

Nota: Valores seguidos da mesma letra não são significativamente diferentes, para um nível de significância α= 0,05

Qualidade

Na análise efectuada à qualidade dos frutos, no primeiro ano, não foram detectadas diferenças estatísticas. No entanto, o parâmetro Teor de sólidos solúveis (°Brix), de maior importância para a indústria, apresenta valores mais elevados nos frutos produzidos com cobertura de solo biodegradável em ambos os ciclos. Relativamente às análises efectuadas no segundo ciclo e apesar das produções obtidas, verificou-se que o filme biodegradável que, no geral, apresentou melhores

1257

resultados foi o Agrobiofilm 17B NN 1.5. A antiga formulação NF também apresentou bons resultados nestes parâmetros. No entanto o Teor de sólidos solúveis (°Brix) para frutos maduros teve os melhores resultados para cultura sem cobertura de solo.

Tabela 4 – Resultados dos parâmetros de qualidade analisados aos frutos verdes (2010) e verdes e maduros (2012)

Modalidades

Fenóis Actividade

antioxidante Teor de sólidos solúveis (°Brix)

Acidez (g ácido cítrico.100g-1) Espessura

(mm) (mg CAE.100g-1)

(μmol Trolox.100 g-

1)

Verde Maduro Verde Maduro Verde Maduro Verde Maduro

1º

cicl

o PE 25 B - - - - 4,,30 a - - - -

Agrobiofilm 15B Lot1 - - - - 5,,00 a - - - -

2º c

iclo

Agrobiofilm 15G Lot2 60,30 a 114,61 b 30,00 a 717,02 e 4,07 b 5,77 b 0,11 a 0,18 c 6,38 b

Agrobiofilm 15B Lot2 61,13 ab 108,29 b 31,18 a 829,64 ab 3,80 d 6,00 c 0,11 a 0,23 ab 6,14 bcd

Agrobiofilm 17B NN 1.5 61,33 ab 129,53 a 89,27 bc 520,93 d 4,17 a 6,80 e 0,16 c 0,22 abd 7,41 f

Agrobiofilm 12B Lot1 65,46 c 133,45 a 38,07 a 867,45 c 4,10 b 6,20 d 0,09 d 0,23 ab 5,61 abc

Agrobiofilm 17SB Lot1 67,45 cd 128,43 a 103,11 cd 815,88 ab 4,20 a 6,70 a 0,13 e 0,25 b 5,22 a

Cultura sem cobertura de solo 69,44 d 171,61 c 104,45 d 879,31 c 4,43 c 7,63 g 0,11 a 0,20 cd 5,53 ab

Agrobiofilm 17B Lot2 77,01 e 131,04 a 78,18 b 850,55 bc 4,20 a 6,70 a 0,11 a 0,18 c 6,60 def

NF 17 B 80,79 f 133,52 a 128,45 e 812,84 a 4,57 e 7,33 f 0,15 bc 0,21 ad 7,06 ef

Nota: Análise de Variância (ANOVA) a um fator com aplicação do teste de LSD, com um α =0,05. Valores seguidos da mesma letra não são significativamente diferentes.

Conclusões

Com base nos resultados obtidos e para as condições testadas, os novos filmes estudados parecem ser uma alternativa viável aos filmes convencionais, perspectivando a possibilidade da colheita mecânica do pimento em situação de cobertura do solo. Convém ainda realçar que as propriedades mecânicas não foram comprometidas relativamente aos filmes de polietileno. Na produtividade o melhor filme biodegradável foi o Agrobiofilm 12B Lot1, ao passo que na qualidade o filme que, em geral, apresentou melhores resultados foi o Agrobiofilm 17B NN 1.5. Nas pragas e doenças os filmes com melhores tendências foram o Agrobiofilm 17B Lot2 e o Agrobiofilm 12B Lot1, respectivamente.

Agradecimentos

This work has been carried out in the framework of the European research project FP7-SME-2010 “Development of enhanced biodegradable films for agricultural activities AGROBIOFILM”

Bibliografia

AGROBIOFILM. (2010). Em www.agrobiofilm.eu/pt/bioplasticos, acedido em 6-3-2013

Hemphill, D. (1993). “Agricultural Plastics as solid waste: What are the Options for disposal?” HortTechnology. 3:70-73

Lieten, P. (1991). “Multi-Coloured crop cultivation.” Grower 116 (25):9-10.

López, J., González, A., Fernández, J. A., & Bañón, S. (2007). “Behaviour of biodegradable films used for mulching in melon cultivation”. Acta Horticulturae 747: 125-130.

McCraw, D. & Motes, J. (2007). “Use of plastic Mulch and Row covers in vegetable production.” Fact Sheets. Oklahoma Cooperative Extension.

OMAIAA. (2012). “Observatório dos mercados Agrícolas e das importações Agro-Alimentares”. Em www.observatorioagricola.pt acedido em 04-01-2012.

Saraiva A., Costa R., Carvalho L. & Duarte E. (2012). “The use of biodegradable mulch films in muskmelon crop production”. Basic Research Journal of Agricultural Science and Review ISSN 2315-6880 1(4): 88-95

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Estudio comparativo de sustratos orgánicos sostenibles para sistemas de naturación urbana: presentación preliminar

G. López-Rodríguez 1, J. Ruíz-Fernández2 y A. Masaguer1

1 Universidad Politécnica de Madrid. E.T.S. Ingenieros Agrónomos. Departamento de Edafología. Av Complutense, 28040, Madrid. E-mail: gl.lopez@alumnos.upm.es

2 Instituto Madrileño de Investigación y Desarrollo Rural, Agrario y Alimentario (IMIDRA). Finca Experimental el Encín. Ctra. Madrid-Barcelona (N-II), KM. 38.200, 28802, Alcalá de Henares, Madrid.

Resumen

El desarrollo de áreas verdes en las ciudades, en ocasiones se ve dificultado al no disponer de la superficie necesaria, lo que puede producir reducción de zonas verdes en estos espacios. En respuesta a esta situación, se ha introducido el concepto de jardines verticales, que constituyen una forma innovadora de naturación urbana, iniciada ya en lugares como los patios cordobeses con más de noventa años como un claro ejemplo de jardinería vertical. Por otra parte el interés de protección medioambiental, incita a reciclar, reducir y reutilizar los residuos orgánicos generados por diversas actividades. Estos materiales pueden ser utilizados para la elaboración de sustratos de cultivos sostenibles, eficaces y estables y que permiten la utilización de materiales locales que tiendan a sustituir de forma gradual a las turbas, reduciendo el deterioro ambiental que supone su empleo. El objetivo del trabajo es estudiar el comportamiento de sustratos eco-compatibles en sistemas de jardinería vertical, empleando únicamente sustratos orgánicos, optimizando la retención de agua y nutrientes en el sistema. El ensayo se estableció en la finca El Encín (IMIDRA, Comunidad de Madrid) en un sistema de jardinería vertical donde el sustrato se encuentra suspendido en un soporte rígido, como vegetación se utilizaron plantas autóctonas peninsulares con capacidad tapizante (Frankenia laevis L. y Pachysandra terminalis Siebold & Zucc.). Se evalúan cinco sustratos fabricados a partir de corteza de pino compostada, fibra de coco y restos vegetales compostados en diferentes proporciones: 1) corteza compostada + fibra de coco, 2) fibra de coco + corteza compostada, 3) fibra de coco + poliestireno expandido (testigo), 4) restos vegetales + corteza y 5) restos vegetales + fibra de coco, todos preparados en proporciones de 70/30 % v/v, respectivamente. De las propiedades estudiadas resalta la necesidad de bajas densidades, elevadas porosidades y estructura estable. Se realiza un estudio comparativo de las mezclas y se discute el comportamiento de las mismas a lo largo del tiempo. Se utilizó un diseño experimental en bloques completamente aleatorizados (DBCA) con cuatro bloques, cinco tratamientos (sustratos) y dos especies de plantas. El seguimiento observacional de las plantas permite conocer la evaluación agronómica de los sustratos y si cumplen adecuadamente con su función de soporte y suministro de agua y nutrientes. De forma preliminar se puede afirmar que todos los sustratos ensayados muestran comportamiento adecuado para la producción y desarrollo de plantas en el jardín vertical. Palabras claves: Jardines verticales, sustratos de cultivo, residuos orgánicos.

Comparative study of organic substrates sustainable for naturation urban systems: preview

Abstract

The developing green spaces in cities, sometimes is hampered in the absence of the required surface, which can lead to reduction of green areas in these spaces. In response to this situation, we have introduced the concept of vertical gardens, which are an innovative way to urban naturation already started in places such as patios, over ninety years as a clear example of vertical gardening. Moreover, the interest of environmental protection encourages recycling, reducing and reusing organic waste generated by various activities. These materials can be used for the development of sustainable culture substrates effective, stable and allowing the use of local materials that tend to gradually replace the mobs, reducing environmental damage resulting from their use. The objective of this work is to study the behavior of eco-compatible substrates in vertical gardening systems, using only organic substrates, optimizing water and nutrient retention in the system. The investigation was conducted in the El Encín (IMIDRA, Community of Madrid) in a vertical gardening system where the substrate is suspended on a rigid support, as vegetation were used native plants peninsular (Frankenia laevis L. and Pachysandra terminalis Siebold and Zucc.). Are being evaluated five substrates made from composted pine bark, coir and composted plant residues in different proportions: 1) composted bark + coir, 2) coir + composted bark, 3) coir + expanded polystyrene (control), 4) bark + plant debris 5) plant debris + coconut fiber, all evaluated in proportions of 70/30% (volume / volume), respectively. From the properties studied highlights the need for low density, high porosity and stable structure. Performing a comparative study of mixtures and discusses the behavior of the same over time. Experimental design was a randomized complete block (RCBD) with four blocks, five treatments (substrates) and two species of plants. The

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observational follow up of plants to find out the agronomic evaluation of substrates and if adequately fulfill its function of support and supply of water and nutrients. Preliminarily we can say that all substrates tested show appropriate behavior for the production and development of plants in the vertical garden.

Keywords: Vertical gardens, growing media, organic waste.

Introducción

La acelerada tasa de crecimiento registrada en las grandes ciudades del mundo ha traído consigo la pérdida de áreas verdes en el paisaje urbano, sacrificando el entorno natural en las que están asentadas y originando cambios substanciales debido al incremento de las edificaciones. Según las cifras del Banco Mundial (2013) más del 50% de la población mundial vive en las ciudades y estima que para el 2030 superará el 60%. Muchas ciudades ejercen presión sobre el medio ambiente, siendo directa o indirectamente responsables del 80% del total del consumo de energía, de más del 70% del total de los residuos generados y más del 60% de los gases de efecto invernadero (Grimm et al., 2008), deteriorando de forma gradual las condiciones medioambientales.

La calidad de vida de una zona urbana y de sus habitantes depende en gran parte del mantenimiento de los espacios verdes, por lo que es cada vez más necesario la disposición y creación de áreas destinadas a la vegetación en el entorno de convivencia (Briz, 2004). Actualmente, los jardines verticales o “muros verdes” en las fachadas e interiores de las edificaciones constituyen las representaciones más innovadoras de naturación urbana y constituyen potentes herramientas para el diseño bioclimático y sostenible (Terapia Urbana, 2013). En estas modalidades de naturación se requiere el uso de un medio de cultivo dispuesto en un contenedor o soporte rígido. El material utilizado para su elaboración debe ser ligero, capaz de sostener la vegetación, que a su vez proporcione una óptima relación agua/oxígeno en el sistema radicular y que permita un desarrollo satisfactorio (Baixauli y Aguilar, 2002).

El incremento de los cultivos sin suelo ha generado una creciente necesidad de investigación en

sustratos de cultivos, a ello se le añade el interés de gestión ambiental que incita a reciclar, reducir y reutilizar los residuos orgánicos generados por actividades humanas (López-Cuadrado, Ruíz-Fernández y Masaguer, 2006). Esto ha conllevado el investigar sobre materiales como alternativa de sustitución, de uso en menor escala o casi de la eliminación del uso de la turba, la lana de roca y de la perlita como sustratos por razones económicas y ambientales. Por lo que el objetivo del presente trabajo es estudiar el comportamiento de sustratos eco-compatibles para sistemas de jardinería vertical, empleando únicamente sustratos orgánicos, optimizando la retención de agua y nutrientes en el sistema mediante el comportamiento, la propagación y el desarrollo de plantas peninsulares.

Material y Métodos

El ensayo se instaló a inicios de abril del 2012 en la Finca Experimental El Encín del Instituto Madrileño de Investigación y Desarrollo Rural, Agrario y Alimentario (IMIDRA), en el municipio Alcalá de Henares, Comunidad de Madrid, situado entre las coordenadas 40° 31’ 33” N y 3° 17’ 22” W a una altitud de 610 msnm. La zona presenta temperaturas medias anuales máximas y mínimas absolutas de 39°C y -8°C, respectivamente y registra unos 433 mm de lluvia anual (SIGA, 2013).

Se utilizaron cinco sustratos fabricados a partir de corteza de pino compostada, fibra de coco y

restos vegetales compostados en diferentes proporciones: 1) corteza compostada + fibra de coco (JV3), 2) fibra de coco + corteza compostada (JV4), 3) fibra de coco + poliestireno expandido (testigo) (JV5), 4) restos vegetales + corteza compostada (JV6) y 5) restos vegetales + fibra de coco (JV7); con una composición volumétrica de 70%-30%, respectivamente. Se utilizó un diseño experimental en bloques

1260

completamente al azar (DBCA) con cuatro bloques y cinco tratamientos (sustratos), con un total de 40 unidades experimentales (10 paneles por bloque, 5 sustratos y 2 plantas).

Los sustratos se colocaron en sacos alargados de 9L, se dispusieron dos sacos dentro un panel

rígido, sobre los paneles en posición horizontal, se dispuso un gotero en cada celda para humectar los sustratos y realizar la implantación del cultivo (Figura 1).

Figura 1. Paneles rígidos donde se introducen los sacos de cultivo. Sistema de riego inicial para pre-vegetación

Como vegetación se emplearon plantas peninsulares con alta capacidad tapizante: a) Frankenia

laevis y b) Pachysandra terminalis. Las plantas se pre-vegetaron en horizontal durante 30 días y luego en 45º de inclinación durante 32 días antes de disponerlas en el jardín vertical (30 días después) (Figura 2). El suministro de agua se realizó con riego por goteo en el invernadero y por la parte superior de los paneles situados en posición horizontal. Los nutrientes se incorporaron al sustrato dentro los sacos, adicionando 4 g.L-1 de fertilizante Osmocote Exact® de liberación lenta con longevidad de 8-9 meses y con una aportación de 0,6 g de N por litro.

Figura 2. Disposición de los paneles en forma vertical (Jardín vertical) al inicio del ensayo y evolución a los tres meses

1261

Las determinaciones analíticas de los sustratos se están realizando en el Departamento de Edafología de la ETSI Agrónomos, Universidad Politécnica de Madrid. Se utilizaron procedimientos metodológicos según la normativa europea UNE-EN para la caracterización física y química de mejoradores de suelos y sustratos de cultivos (Tabla 1).

Tabla 1. Normas europeas para la caracterización física y química de enmiendas orgánicas y sustratos de

cultivos.

Fuente: UNE-EN (AENOR), 2000-2008.

El análisis experimental de los datos se realizó utilizando en el programa estadístico

Statgraphics mediante un análisis de varianza (ANOVA). Se utilizó la prueba de Tukey con un nivel de significancia del 5% (α= 0.05) para detectar diferencias entre las medias.

Resultados y Discusión

La caracterización física y química de los sustratos evaluados permitió obtener la información indicada en la tabla 2. Tabla 2. Propiedades físico- químicas de los sustratos evaluados en un jardín vertical con vegetación tapizante.

Sustrato pH CE (dS.m-1) Da (Kg.m-3) Dr (Kg.m-3) EPT (%) ∑P<1mm (%)

JV3 5,5 a* 0,46 ab 440 c 2210 b 81,0 a 47,7 b JV4 6,3 b 0,70 c 139 ab 1812 ab 92, 3 ab 39,2 a JV5 6,2 b 0,40 a 77 a 1843 ab 95,8 b 59,2 d JV6 8,0 d 0,49 b 169 ab 1732 a 90,0 ab 52,9 c JV7 7,4 c 0,40 a 267 ab 1796 ab 85,1 ab 58,8 d

* Medias con una letra común en una misma columna no son significativamente diferentes (p≤0,05), Tukey HSD. JV3= corteza compostada

+ fibra de coco, JV4= fibra de coco+ corteza compostada, JV4= fibra de coco+ poliestireno expandido (testigo), JV6 =restos vegetales +

corteza y JV7= restos vegetales+ fibra de coco. CE= conductividad eléctrica, Da= densidad aparente, dr=densidad real, EPT= espacio

poroso total y ∑P<1mm= sumatoria de partículas menores a 1mm.

Los valores de pH registrado en los sustratos JV3, JV4 y JV5 se encontraron dentro de los niveles

óptimos aconsejados para el manejo de cultivo en sustratos. En ese sentido, las medias superiores de pH se registraron en JV6 y JV7, respectivamente, esto pudo ser debido a la utilización de restos vegetales en la mezcla (Tabla 2). Baixauli y Aguilar (2002) destacan que el nivel óptimo de pH para cultivo sin suelo se sitúa en valores comprendidos entre 5,5 y 6,8, en este rango se encuentran de forma asimilable la mayor parte de los nutrientes.

Los promedios de CE oscilaron entre 0,4 y 0,7 dS.m-1 (Tabla 2). El sustrato JV4 presentó valores de CE significativamente mayores (p≤0.05) debido a la fertilización realizada antes del análisis. Bunt (1988) establece valores entre 2,0 y 3,5 dS.m-1 como nivel de salinidad satisfactorio para la mayoría de las plantas.

Los resultados correspondientes a la Da, dr y EPT se muestran en la tabla 2. El sustrato JV3

presentó una densidad aparente mayor (440 Kg.m-3) y un menor espacio poroso total (81%). Por el contrario, el sustrato testigo (JV5), mostró el valor más bajo significativamente (p≤0.05) de Da (78 Kg.m-3) y el más alto de EPT (96%). De acuerdo con los resultados obtenidos (Tabla 2) los valores de

Referencia Determinación Analítica

UNE-EN 13037:2001 Determinación del pH. UNE-EN 13038:2001 Determinación de la conductividad eléctrica (CE). UNE-EN 13040:2001 Preparación de la muestra: ensayos físicos y químicos UNE-EN 13041:2001 Determinación de propiedades físicas: densidad aparente, volumen del aire y porosidad total. UNE-EN 15428:2008 Determinación de la granulometría de partículas

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densidad aparente, densidad real y espacio poroso total se encuentran dentro de los óptimo descritos por Abad et al., (2004).

En el análisis granulométrico se observó que la fracción de partículas con diámetro menor a 1mm

(Tabla 2) fue estadísticamente superior (p≤0.05) en los sustratos JV5 y JV7. Estos dos sustratos junto con el JV6 destacan porque sus mezclas presentan más del 50% de sus partículas con diámetro superiores a 1mm (Tabla 2).

En la tabla 3 se presentan los promedios correspondientes a los porcentajes de materia orgánica

(MO), nitrógeno (N) y la relación carbono-nitrógeno (C/N).

Tabla 3. Valores medios de porcentajes de materia orgánica, nitrógeno total y la relación carbono-nitrógeno

en sustratos estudiados.

Sustrato MO (%) N (%) C/N

JV3 52,6 b 0,4 a 78,2 c JV4 57,5 b 0,5 b 67,6 b JV5 69,4 c 1,3 d 30,1 a JV6 38,1 a 0,8 c 26,6 a JV7 42,9 a 0,8 c 31,1 a

* Medias con una letra común en una misma columna no son significativamente diferentes (p≤0,05), Tukey HSD. JV3= corteza compostada

+ fibra de coco, JV4= fibra de coco+ corteza compostada, JV4= fibra de coco+ poliestireno expandido (testigo), JV6 =restos vegetales +

corteza y JV7= restos vegetales+ fibra de coco. MO= materia orgánica, N= Nitrógeno total, C/N= relación carbono/nitrógeno.

El porcentaje de materia orgánica (MO) varía en función de la naturaleza de las mezclas

empleadas. La MO fue significativamente superior en JV5 (69%), donde la aportación de fibra de coco en la mezcla fue casi del 95% y significativamente inferiores (p≤0.05) en JV6 y JV7 (38% y 43%, respectivamente) (Tabla 3). Los valores encontrados se encuentran por debajo del intervalo de referencia reportado por Abad, Noguera y Carrión (2004).

El contenido de N total fue estadísticamente superior (p≤0.05) en el sustrato testigo JV5 (1,3%), esto se debe a que este sustrato estuvo fertilizado en el momento que se analizó, contrario a los demás sustratos que estaban en su forma natural. Valores de N estadísticamente similares (p≤0.05) se encontraron en JV6 y JV7 (0,8% ambos casos) y estadísticamente superiores (p≤0.05) a JV3 y JV4, (0,4% y 0,5%) (Tabla 3).

La relación C/N destaca valores estadísticamente superiores (p≤0.05) en JV3 y JV4 (78 y 68), esto se debe al carbono presente en forma resistente en la corteza de pino utilizada para la elaboración del sustrato. En cambio, en los sustratos JV5, JV6 y JV7 muestran valores estadísticamente menores (p≤0.05), pero no diferentes estadísticamente (p≤0.05) entre sí (30, 27 y 31, respectivamente), por lo que su contenido de N reducen la relación C/N (Tabla 3).

Conclusiones

En relación a las propiedades químicas, el pH registrado en el sustrato JV6 fue alto con relación a los demás sustratos estudiados, los cuales están más equilibrados. Los sustratos JV3 y JV6 presentan limitación en cuanto a pH. En cuanto a la conductividad eléctrica, el comportamiento de los sustratos fue la misma, aunque se encontraron diferencias.

La elevada densidad aparente observada en el sustrato JV3 puede limitar su uso. Este sustrato

presenta problemas de densidad aparente, de porosidad y C/N en comparación con el resto de sustratos, que se encuentran dentro de los sustratos óptimos.

1263

De las propiedades estudiadas se resalta la necesidad de bajas densidades, elevadas porosidades y estructura estable. Los sustratos a base de fibra de coco en 70%, 30% y el testigo presentaron las más bajas densidades. En ese sentido su utilización podría mejorar significativamente la capacidad operacional del medio de cultivo y por ende, disminuir los costos por transporte y manipulación de materiales. Utilizar sustratos a partir de fibra de coco puede resultar beneficioso, debido a que es un residuo reciclado y que a su vez, puede ser un candidato sustitutivo a la turba, por lo tanto más sostenible.

En cuanto a las especies vegetales, hasta el momento la evolución en los cinco sustratos

estudiados es parecida. De forma preliminar se puede afirmar que los sustratos ensayados muestran características adecuadas para la producción y desarrollo de estas plantas en el sistema de jardín vertical utilizado.

Agradecimientos

Técnicos de la Finca Experimental El Encín del Instituto Madrileño de Investigación y Desarrollo Rural, Agrario y Alimentario (IMIDRA). MINECO: Plan Nacional de Investigación: CTM2009-13140-C02-01 y 02 (Subprograma TECNO). Pons Agropecuaria. Intemper Española, S.L.

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1264

Empleo de la espectroscopia VIS NIR para la identificación de trazas de cacahuete en productos alimentarios en polvo

Teresa R. Cuadrado Domínguez 1, Satyabrata Ghosh1, Pilar Barreiro,1 Lourdes Lleó García1,

Belén Diezma1, Jean Michel Roger2,Teresa García Lacarra3

1LPF-TAGRALIA. Grupo de Investigación. E.T.S.I. Agrónomos. Dpto. Ingeniería Rural. Universidad

Politécnica de Madrid. CEI Moncloa. Ciudad Universitaria sn, 28040. Madrid. España. pilar.barreiro@upm.es

2TRADETBIO. Grupo de Investigación. UCM. CEI Moncloa: Resumen

En el mundo existen ciertos grupos de población que muestran una hipersensibilidad a determinados alimentos, y cuya ingestión accidental desencadena, una respuesta del tipo “shock” anafiláctico. Esto ha obligado a las empresas alimentarias a estudiar de forma exhaustiva la gestión del riesgo de todos sus productos. El cacahuete es uno de los principales alérgenos en la industria. La espectroscopia NIR se ha utilizado recientemente para analizar la cantidad total de aceite y ácido grasos en cacahuete intacto (Sudaram y colaboradores, 2012).

El objetivo de este trabajo es estudiar métodos no destructivos basados en espectroscopia para la detección de trazas de cacahuete en alimentos en polvo, como complemento al método genético reacción en cadena de la polimerasa en tiempo real (Real Time -PCR) desarrollado por el grupo de investigación TRADETBIO de la UCM, en el marco de colaboración en el Campus de Excelencia Internacional Moncloa.

Los materiales utilizados fueron cacahuetes de cinco variedades de origen geográfico distinto y sometidas a diferentes tratamientos, proporcionadas por el Instituto de Materiales de Referencia CE, así como leche en polvo, cacao, harina de trigo, y cacahuete de diferentes marcas comerciales. Para todos ellos, se adquirieron dos series de espectros: en el infrarrojo cercano NIR (896-1686 nm), y los extraídos de imágenes hiperespectrales HIS (400-1000nm).

La espectroscopia VIS se mostró sensible a las diferencias en el cacahuete en cuanto a su origen y/o tratamiento, ya que inducen cambios en el color, siendo inviable la separación entre los cacahuetes blanqueados, la leche y la harina en esta región espectral. Las principales diferencias entre los cacahuetes y el resto de ingredientes alimentarios se han encontrado en el rango NIR, específicamente en las longitudes de onda de (1207-1210 nm), relacionadas con una región de absorción de los lípidos. El infrarrojo permite 100% de segregación de cualquier tipo de cacahuete respecto al resto de los ingredientes alimentarios.

La espectroscopia NIR combinada con las técnicas de imagen (hiperespectral o multiespectral) podría por tanto, ser aplicado para detectar trazas de cacahuetes en alimentos en polvo, no influyendo su origen y/o tratamiento, ya que es capaz de separar cualquier cacahuete del resto de los ingredientes alimentarios. Este método podría ser una técnica de cribado previo al método PCR de elevado coste.

Palabras claves: Alérgenos, calidad de alimentos, imagen hiperespectral, método no destructivo.

VIS-NIR spectroscopy for the detection of peanuts traces in powder food.

Abstract Certain populations show hypersensitivity to certain foods, and accidental ingestion triggers a response "shock" anaphylactic. This has forced food companies to conduct a comprehensive risk management of all their products. Peanuts are one of the most important allergens in the industry. NIR spectroscopy has recently been used to analyze the total amount of oil and fatty acids on intact peanut (Sudaram et al., 2012).

The objective of this work is to study non-destructive methods that could be used by the food industries for detecting peanuts in powdered foodstuffs to supplement analytical techniques developed by the research group of the UCM TRADETBIO. All of this in the context of cooperation in the CEI Moncloa.

The materials used were five peanut varieties under different treatments and geographical origin, provided by the Institute for Reference Materials EC, also milk powder, cocoa, wheat flour, and peanuts of different trademarks. For all of them were measured two series of spectra: near infrared NIR (896-1686 nm) and the ones provided with the hyperspectral camera HIS (400 -1000 nm).

1265

The results show that the VIS spectroscopy is sensitive to differences in the peanut as to its origin and / or treatment, since they induce changes in the color, being impractical the separation between blanched peanuts, milk and flour in this band spectral. The main differences between peanuts and other food ingredients have been found in the NIR range, specifically in the wavelength (1207-1210 nm), which are associated with a region of absorption of lipids. Infrared allows 100% of segregation of any type of peanut compared to other food ingredients.

NIR spectroscopy combined with imaging techniques (hyperspectral or multispectral) could therefore be applied to detect traces of peanuts in powdered food, not influencing its origin and / or treatment at it is capable of removing any peanut from the rest of the food. This method could be a screening technique for the high cost method PCR.

Keywords: Allergen, food quality, hyperspectral imaging, nondestructive method.

Introducción

El cacahuete es el principal alérgeno en Estados Unidos; se estima que la alergia en la población puede situarse alrededor del 1%. La alergia al cacahuete se ha visto incrementada en los últimos años, debido al aumento de su consumo. El cacahuete es asimismo, muy utilizado en la industria alimentaria como aditivo, lo que supone un riesgo para los pacientes alérgicos ya que pequeñas dosis son capaces de inducir manifestaciones clínicas graves. Con el objetivo de evitar el riesgo potencial para la salud del consumidor con hipersensibilidad, se ha aprobado la Directiva 2003/89/ CE del Parlamento y del Consejo Europeo, de 10 de noviembre de 2003. Esta norma obliga a un etiquetado exhaustivo, haciendo obligatoria la mención a la presencia de sustancias que puedan provocar alergias e intolerancias (González, García et al. 2005).

En la actualidad existen dos técnicas genéticas analíticas que se han utilizado en otras investigaciones para la cuantificación del cacahuete son Enzyme-Linked Immunosorbent Assay Elisa, (Casas, 2004) y

Reacción en Cadena de la Polimerasa en Tiempo Real TR-PCR (Calleja, Lunadei et al, 2012)

Durante los últimos años la espectroscopia de infrarrojo cercano se ha convertido en una herramienta indispensable en investigación y ha abierto nuevas tendencias en aplicaciones industriales, ya que presenta una excelente capacidad de obtener información precisa (Piqueras, Burger et al. 2012). Una de las aplicaciones de la espectroscopia NIR para el control de los procesos de elaboración de alimentos es la de estimación de la composición de sus principales constituyentes químicos (agua, carbohidratos, proteínas y grasa) e incluso de compontes más minoritarios (Jimaré, Bosch et al. 2008).

Material y Métodos

Se consideraron dos grupos de materiales: a) Los de referencia proporcionados por el Instituto de Materiales de Referencia CE consistían en cinco variedades de cacahuetes Runner (RPA), Common

Natal (RPB), Virginia (RPC), Virginia (RPD), Jumbo Runners (RPE), y un 6º vial que contenía una mezcla de todas las muestras (RPF), todos ellos de diferentes orígenes geográficos y sometidos a distintos tratamientos (Tabla 1). b) Las muestras comerciales de cacahuete (MP), leche en polvo (MM), la harina de trigo (MF), y cacao en polvo (MCC) se obtuvieron de varios supermercados de Madrid. Los cacahuetes se comercializaban en España pero procedían de China.

Las muestras comerciales fueron sometidas a proceso de cribado a través de un conjunto de tamices de 160/125/100/80/63/50/40 micras. Para este estudio se seleccionaron las partículas retenidas en los tamices primero y tercero, respectivamente, de modo que el tamaño de ambas muestras corresponde a 125-100 micras y 212 a 160 micras. Mientras que los cacahuetes comerciales fueron triturados a través de un molino mecánico y se consideraron dos tamaños de partícula: uno por encima de 2000 �m y por debajo de1000�m.

1266

inTabla 1: Especificaciones de las muestras de cacahuete de referencia, la nomenclatura, el origen, el tamaño

y el tratamiento dispuesto por el Instituto de Materiales y Medidas de Referencia (IRMM-481) Estas muestras

constituyen un kit (IRMM-481) con seis frascos diferentes que contienen polvo de cacahuete sin sal con un

tamaño de partícula comprendido entre 500 a 1000 m.

El protocolo de preparación de las muestras, consistió primeramente en llenar los portamuestras (recipientes de plástico blanco de 30 mm de diámetro y 10 mm de profundidad de forma cilíndrica) con 1g de producto alimentario, y posteriormente aplicar o no una presión en toda la superficie de 1,4·104N/m2 para lograr una superficie lisa y uniforme. Para todos los materiales se adquirieron dos series de espectros: infrarrojo cercano NIR (896-1686 nm, n = 1110) y los extraídos a partir de imágenes hiperespectrales HIS en el rango visible extendido (400-1000 nm, n = 8788).

Las mediciones espectrales de NIR se realizaron utilizando un espectrofotómetro de la marca Hamamatsu: PMA-1. La fuente emisora de luz fue una lámpara halógena de la marca Monolight Optical Spectrum Analyzer cuyo modelo es MIO-6262-100, con una de bombilla de sulfato de tungsteno modelo L5E96011 a 12/100 W de la marca Quantity. Para la trasmisión de la luz se empleó una guía de fibra óptica bifurcada y aleatorizada cuyo modelo fue MIO-6134-SS/N6794. Cada medición se repitió tres veces para diferentes tiempos de integración comprendidos 50 ms a 200 ms.

Las imágenes hiperespectrales HIS se tomaron mediante un sistema de barrido; se utilizó una cámara Hyperspec VNIR (400 nm -1000 nm), cubierta de una caja negra para evitar interferencias de luz exterior. Se empleó una lámpara halógena. La rendija utilizada antes del detector fue de 25 �m.

Con estas condiciones el tamaño del píxel de las imágenes adquiridas fue de 69,7 micras x 69,7 micras y la resolución espectral fue de 3,2 nm (189 longitudes de onda).

Los espectros de todos los materiales alimenticios (Tabla 2 y la Tabla 3) se analizaron con Matlab R2011. El número total de espectros fue de n = 8.788 para HIS (400-1000 nm), y n = 1110 para NIR (896-1.600nm). Los dos conjuntos de datos se utilizaron de forma independiente por lo que se llevaron a cabo dos análisis de componentes principales (PCA) con el fin de establecer las características espectrales de los diferentes ingredientes alimentarios.

Los PCAs sobre los espectros HIS de los cacahuetes de las muestras de referencia se llevaron a cabo para evaluar su segregación en cuanto al tratamiento de blanqueado y tostado. Por otra parte el objetivo del PCA sobre los espectros NIR fue determinar las longitudes de onda específicas para la identificación de cualquier tipo de cacahuete con respecto al resto de alimentos en polvo.

Variedad Origen Tratamiento Tamaño de partícula (µm) Peso (g)

Runner Argentina Blanqueado, aire caliente 500 – 1000 2 (RPA) a 140ºC durante 20 min Common Natal Sur África Tostado, aire caliente 500 – 1000 2 (RPB) a 160ºC durante 13 min Virginia USA Blanqueado, aceite caliente 500 – 1000 2 (RPC) a 145ºC durante 25 min Virginia China Blanqueado, aceite caliente 500 – 1000 2 (RPD) a 140ºC durante 9 min Jumbo Runners USA Solamente blanqueado 500 – 1000 2 (RPE) Mexcla - Todos los tratamientos de la A a la E 500 – 1000 5 (RPF)

1267

Tabla 2. Números de espectros NIR: Cacahuetes comerciales (MP), Leche (MM), Harina de trigo (MF), Cacao

(MCC). Técnicas MP MM MF MCC TS* NIR 298 210 215 204 927

Tabla 3. Números de NIR, visible e Hiperespectral de cacahuetes de referencia (RPA-RPF) y cacahuetes

comerciales (MCC).

Técnicas RPA RPB RPC RPD RPE RPF MCC TS*

HIS 758 860 685 1548 1308 1511 2118 8788 NIR 26 21 24 33 31 23 25 183

Resultados y Discusión

Análisis de espectros HIS

En la figura 2, izquierda se muestran los espectros proyectados scores en el plano PC2 PC3 de la harina y la leche. Los resultados no permiten diferenciar entre la leche (cyan) y la harina (negro), apareciendo parcialmente solapados con los cacahuetes de referencia blanqueado (azul). Sin embargo los valores de proyección de las muestras de cacahuete sobre los componentes PC2 y PC3 (figura 2, derecha) permiten separar los tratamientos de todos los cacahuetes. Las proyecciones están situadas siguiendo un patrón de distribución ortogonal, que indica la existencia de dos factores no relacionados, en este caso el tratamiento de tostado y el tratamiento de blanqueado. Así, la muestra B (IRMM-481B) es el único cacahuete crudo y se diferencia claramente del resto, como ocurre con la muestra E (IRMM-481 E), que se corresponde con cacahuete blanqueado sin tostar. La muestra comercial etiquetada como M esta superpuesta con la muestra IRMM M-481 D cuyo origen es China, aspecto que también se ha confirmado a partir de la información del producto en la muestra comercial (MP). Por lo tanto el rango de VSS (400 - 1000 nm) no proporciona suficiente información para separar la harina y la leche de todo tipo de muestras de cacahuetes, por lo que se propuso también el rango espectral NIR (900-1600 nm).

1268

Figura 1. Izquierda, proyecciones de los espectros HIS de cacahuetes de referencia (azul) y mercado (rojo) junto con espectros de harina (negro) y leche (cian) (Lacarra 2012). Derecha, proyecciones espectros de cacahuetes de referencia (RPA,RPB,RPC,RPD,RPE,RPF) y de cacahuete comercial MCC.

Análisis de los espectros NIR.

Los coeficiente espectrales loadings del PC2 y del PC3 computados sobre NIR (fig. 3, primera línea, izquierda) muestran valores máximos en 1207 y 1210 nm. Esta región está relacionada con una banda de absorción de los lípidos (Tsai et al., 2001). La figura 3, primera línea, derecha muestra los espectros NIR promedio para cada ingrediente alimentario. El espectro promedio de cacao (línea de puntos) aparece diferenciada del resto de ingredientes en el rango comprendido entre 1150 y 1700 nm. Los espectros de todos los tipos de cacahuetes (RPA-RPF) muestran una clara absorción alrededor de 1200 nm, que se relaciona con uno de los picos de absorción de los lípidos, mientras que los espectros medios de la leche, la harina y cacao (MM, MF, MCC) no presentan tal banda de absorción. La leche (MM) muestra una ligera absorción, ya que contiene un 26% de grasa. La figura 3, segunda línea corresponde a las proyecciones de todos los alimentos sobre el plano PC2 y PC3. Claramente separa los cacahuetes (marcadores sin relleno) del resto de los alimentos leche, la harina y el cacao (marcadores rellenos). Los alimentos se distribuyen radialmente, y las posiciones externas (por encima de 0,8 del radio) corresponden a un tiempo de exposición alto. Se observa que cuanto mayor es el tiempo de exposición, mayores son las diferencias entre los scores de los alimentos, por lo tanto mejor es la segregación.

Figura 2. Primera línea, izquierda, loadings de los PC2 y PC3 computados sobre NIR; derecha, espectros medios NIR computados para los distintos alimentos leche (MM), harina de trigo (MF), cacao (MCC), cacahuetes comerciales (MP) y cacahuetes de referencia IRMM 481 (RPA, RPB, RPC, RPD, RPE, RPF); cada

1269

media computada para n = 1100 espectros. Segunda línea, proyecciones de los espectros NIR de todos los alimentos sobre el plano PC2 y PC3.

Conclusiones

El espectro visible permite clasificar las muestras del cacahuete diferenciando entre tratamientos tostado y blanqueado. La proyección de los espectros de los productos alimenticios en polvo como la harina y la leche verifica que el cacahuete blanqueado no puede distinguirse de otros ingredientes alimenticios en el rango visible, por lo que se ha examinado el rango espectral NIR. Este rango permite identificar una banda en torno a 1200 nm (banda de absorción de lípidos) que segrega el cacahuete con respecto a la harina, la leche y el cacao en polvo. Se podrían proponer índices espectrales basados en la combinación de longitudes de onda alrededor de 1200, con el fin de poderlos emplear en un futuro sistema de visión multiespectral. El empleo de índices espectrales como discriminación previa podría combinarse con el sistema de análisis de Reacción en Cadena de la Polimerasa en Tiempo Real RT-PCR para la identificación de trazas de cacahuetes en alimentos, lo que abarataría enormemente el proceso de detección.

Agradecimientos

Proyecto PICATA del Campus de Excelencia Internacional de Moncloa (UCM-UPM, 2012).

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1270

Melancia sem semente, uma alternativa cultural para a horticultura portuguesa

Fernanda.Delgado 1,2,3, Diana.Soares 1, Catarina.Gavinhos 1,3, Edgar.Vaz 1,2, António.Rodrigues 1,2,3

1. School of Agriculture - Polytechnic Institute of Castelo Branco, Qt.ª da Sr.ª de Mércules, 6001-909, Castelo Branco, Portugal. fdelgado@ipcb.pt

2. Projeto in_Agri - código universal de operação CENTRO-01-AC28-FEDER-004038; n.º 3494 3. CERNAS/IPCB financiado por Fundos Nacionais através da FCT no âmbito do projecto PEst-

OE/AGR/UI0681/2011 Resumo

A melancia sem semente pode vir a ser um fruto popular para os consumidores portugueses se a produção for de elevada qualidade e rentável para os produtores. A Campina de Idanha-a-Nova apresenta excelentes características para a produção de culturas regadas em particular a melancia com semente, sendo já conhecida como uma região de excelência pela qualidade da sua produção neste fruto. Este trabalho resulta de um ensaio de produção de melancia sem semente ao ar livre, em camalhões, cobertura de solo e rega gota a gota, utilizando a cultivar (cv) Romalinda (cv. sem semente, triplóide) consociada em dois distintos compassos de plantação com a cv. Augusta (cultivar polinizadora, diploide). As modalidades consistiram de 2 repetições para camalhões de 4 linhas em que na Mod. I . a cv Romalinda e a cv Augusta se encontravam na proporção de 2:1 na linha( 50 plantas da cv. Romalinda e 25 plantas da cv. Augusta) e na Mod II. cada camalhão era constituído por uma linha da cv. Augusta intercalada com 2 linhas da cv. Romalinda (50 plantas da cv. Romalinda e 50 plantas da cv. Augusta) por camalhão. A análise da produção foi realizada escalonadamente, em três datas de colheita de julho a agosto, com 15 dias de intervalo. O ensaio foi realizado desde a sementeira à colheita e foram analisados os seguintes parâmetros produtivos: número de frutos; produtividade; peso dos frutos; espessura da casca; perímetro do fruto; altura e largura do fruto; grau brix; teores em matéria seca (MS), proteína (P), gordura (G) e matéria orgânica (MO). A adaptação da cv. sem semente foi excelente. Não se registaram diferenças significativas entre os parâmetros analisados e os compassos de plantação das modalidades ensaiadas. As plantas tiveram uma produção média de 3-4 frutos por planta; pesos médios entre 3,70kg e 4,20kg. O teor em açúcar foi aumentando da primeira para a última colheita atingindo valores médios de 11,53. Relativamente à composição química, a cultivar sem sementes apresentou valores mais elevados quanto à MS 6,23% (±1,34) (P>0,05), à G 0,29 % (±0,16) (P>0,05) e à MO de 92,47 % (±4,52) (P>0,05) e valor mais baixo de P (6,24 %MS ±1,28) (P<0,05). Conclui-se que a cv. Romalinda exibiu melhores características de produção quantitativa e qualitativamente do que a cv. Augusta sendo promissora como uma alternativa de produção tardia na região.

Palavras chave: Citrullus lanatus, Romalinda, produção, qualidade

Abstract

Seedless watermelon, a cultural alternative to the Portuguese horticulture

The seedless watermelon could be a popular fruit within Portuguese consumers if the quality of the crop is high and if it is profitable for

growers. The agricultural area of Idanha-a-Nova has excellent characteristics for the production of irrigated crops, in particular common

watermelon, being already renowned for the excellent quality of these fruits. One field experiment has been carried out to test the yield of

seedless watermelon in open field conditions, with black polyethylene mulch and drip irrigation, using the cultivar Romalinda (seedless,

triploid) with two planting spacings and the seeded watermelon cultivar Augusta (pollinating cultivar, diploid). The experiments were laid

1271

out in a randomized block design, with two replications, each with four rows. In block I the cv. Romalinda and cv. Augusta were in the ratio

of 2:1, respectively, in each line (50 plants of cv. Romalinda and 25 plants of cv. Augusta) and in block II the trial area was planted on four

beds with two rows of Augusta on either side of the trial (50 plants of cv. Romalinda and 50 plants of cv. Augusta). The fruit products were

evaluated in three harvesting dates, every two weeks, from July to August. The following parameters were evaluated: number of fruits; total

yield; fruit fresh weight; skin thickness; fruit perimeter; fruit height and width; sugar contents; dry matter (DM), protein (P), fat (G) and

organic matter (OM). The adaptation of the seedless cultivar was excellent. There were no significant differences between the evaluated

parameters and the blocks. The plants produced 3-4 fruits per plant with a weight between 3.7 and 4.2 Kg. The sugar contents increased from

the first to the last harvest date, reaching an average value of 11.53. Dry matter was higher than on the seeded watermelon, reaching 6.23%

(±1,34) (P>0,05), on average for a median value of 6.24% (±1,28) (P<0,05) P , 0.29% (±0,16) (P>0,05) G and 92.47% (±4,52) (P>0,05) OM

in dry matter. It can be concluded that the cv. Romalinda showed better quantitative and qualitative characteristics than the cv. Augusta,

being promising as an alternative late crop for the region.

Keywords: Citrullus lanatus, Romalinda, yield, quality

Introdução

A melancia (Citrullus lanatus (Thumb.) Matsum. & Nakai ) foi o segundo fruto com maior produção a nível mundial, com cerca de 9,3 milhões de toneladas colhidas e 13,7% do volume total do comércio de frutas, em 2009 (SAADER, 2012).

A produção mundial de melancia sem semente tem 75% do seu cultivo na Ásia, com a China na liderança. A produção está em crescimento na maioria dos países produtores. A Argélia e o Irão são os países com maiores aumentos de produção. Apesar de ainda não existirem estatísticas para a melancia sem semente estima-se que, os Estados Unidos tenham uma preferência de 50% do consumo de melancia sem semente relativamente aos outros tipos de melancia, e na Europa a percentagem também já se aproxima dos 50% (SWAEOR, 2011).

O menor tamanho do fruto, característica que facilita o transporte e acondicionamento, bem como a ausência de sementes, explorada comercialmente pelas empresas como novidade de mercado, são os principais aspetos que contribuem para a expansão da sua cultura/produção.

A Hortas D’Idanha SA, fundada em Março de 2010, constituída por 52 acionistas, 32 dos quais produtores, surgiu com o intuito de dinamização do sector agrícola na campina de Idanha-a-Nova, com especial enfoque no sector hortofrutícola, pois que, em face das alterações significativas no contexto produtivo ao nível das explorações agrícolas, vocacionadas até à década de 90 do século XX, como produtoras de tabaco e culturas extensivas de regadio, têm vindo a encarar esta iniciativa como uma oportunidade de reconversão das suas empresas.

A campina de Idanha-a-Nova integra o regadio da cova da beira e apresenta excelentes características para a produção de culturas regadas em particular a melancia com semente, sendo já conhecida como uma região de excelência pela qualidade da sua produção neste fruto e já famosa pelo tradicional Festival da Melancia que se realiza no Ladoeiro em Julho de cada ano.

A investigação ao serviço da comunidade foi a base deste ensaio, pois a empresa Hortas D’Idanha solicitou o estudo da viabilidade da inovação pela instalação de áreas de cultivo com melancia sem semente, como alternativa económica e nutricionalmente mais saudável, no contexto da oferta nacional.

Sabe-se que a produção de melancia sem semente apresenta baixos níveis de germinação, principalmente pela espessa testa da semente e fraco desenvolvimento do embrião (Souza et al., s/ d.).

Como as plantas das cultivares triplóides não produzem pólen viável têm de ser plantadas com uma cultivar diplóide polinizadora de floração coincidente, frutos morfologicamente diferentes, numa proporção 1:2, e com ou não colocação de colmeias para melhores resultados de polinização cruzada entre plantas diplóides e triplóides (Almeida, 2006).

1272

Assim, os objetivos principais destes estudos foram efetuar a análise qualitativa e quantitativa da produção de melancia sem semente e comparar dois modelos de plantação para assim se poder inferir sobre a otimização da produção, efetuando também a análise da composição química em comparação com a melancia tradicional já produzida na região.

Material e Métodos

O ensaio decorreu em terrenos das Hortas D’Idanha no Ladoeiro no ano de 2012, ao ar livre, numa área total de 560 m , em solos cujas análises efetuadas no Laboratório de Solos e Fertilidade da Escola Superior Agrária de Castelo Branco, revelaram características de textura grosseira, pH(H2O)= 5,7; M.O.= 0,18%; P2O5 = 96 mg.kg-1; K2O = 73 mg.kg-1 pelo que, em toda a área foi efetuada uma fertilização de fundo à base de estrume (30t/ha) e de adubo 12:12:17 + 2Mg (300kg/ha).

Foram instaladas plantas de melancia com e sem semente, provenientes de sementes adquiridas à empresa Seminis. A sementeira foi realizada em tabuleiros de poliestireno expandido de 242 alvéolos (1,5cm de diâmetro), preenchidos com turfa comercial e colocados em estufa sem controlo ambiental de março a maio.

As parcelas no campo de produção foram organizadas em camalhões com cobertura de solo revestidos de polietileno negro e com instalação de rega gota a gota, utilizando a cultivar (cv.) Romalinda (cv. sem semente, triplóide) consociada em dois distintos compassos de plantação com a cv. Augusta (cultivar polinizadora, diploide) e as plantações foram efetuadas a 21 de maio. O delineamento experimental consistiu em 2 blocos casualizados (modalidades) com 2 parcelas/repetições por bloco e uma parcela de controlo. Cada parcela possuia uma área de 140 m (17,5m × 8m), com compassos de 1,5 m× 0,7 m em 4 linhas. Na Mod. I a cv Romalinda e a cv Augusta estabeleceram-se na proporção de 2:1 na linha( 50 plantas da cv. Romalinda e 25 plantas da cv. Augusta) e na Mod II. cada camalhão era constituído por uma linha da cv. Augusta intercalada com 2 linhas da cv. Romalinda (50 plantas da cv. Romalinda e 50 plantas da cv. Augusta) por camalhão. A análise da produção foi realizada escalonadamente, em três datas de colheita de julho a agosto, com 15 dias de intervalo (1= 26 de junho; 2= 9 de agosto; 3= 23 de agosto).

O ensaio foi realizado desde a sementeira à colheita e foram analisados os seguintes parâmetros produtivos em cada uma das datas (1, 2 e 3) tendo sido avaliados todos os frutos de 4 plantas selecionadas ao acaso, de cada parcela/repetição: número de frutos; produtividade; peso, perímetro, comprimento e largura do fruto.

Para igual número de frutos analisados, o parâmetro espessura da casca foi determinado após o corte do fruto pela região central através de craveira (mm), para a dureza da polpa foi utilizado um penetrómetro em 3 zonas distintas e o grau brix foi registado através de um refratómetro em 2 zonas do frutos registando valores na extremidade do fruto (Brix1) e no centro do fruto (Brix 2).

De cada cv. foram analisadas 8 melancias (N=16), da colheita 1, para os parâmetros humidade total, cinzas totais, proteína (P) e gordura (G), de acordo com os métodos propostos pela Association of Official Analytical Chemists (AOAC, 2000). A P foi calculada multiplicando a percentagem de azoto da amostra por 6,25. A matéria orgânica (MO) foi determinada tendo por base a matéria seca da amostra (MS) e as cinzas totais. Todas as análises químicas foram efetuadas no Laboratório de Nutrição e Alimentação Animal da Escola Superior Agrária do Instituto Politécnico de Castelo Branco.

A análise estatística dos resultados de produção foi realizada usando os programas Microsoft Excel 2012 e IBM SPSS Estatistics 20, com os testes ANOVA; LSD; Sheffe e Kruskal-Wallis.

Resultados e Discussão

1. Germinação

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Neste ensaio a fase de germinação foi a que resultou menos favorável para a cv. Romalinda, uma vez que as cultivares triplóides são mais sensíveis aos fatores ambientais de temperatura e humidade do substrato do que as cultivares diploides. No período de 17 de março a 20 de abril as temperaturas ambientais estiveram abaixo (em cerca de 10ºC a 19ºC) da temperatura exigida pelas cvs. triplóides (=26,5ºC) como referido por Hodges (2007), ou às referidas por Egel(s/d) como ideais, 30ºC a 35ºC.

Como se observa na figura 1, o número de sementes germinadas acumulado foi distinta nas duas cultivares, mostrando que a cv. Romalinda possuiu uma germinação mais lenta e heterogénea do que a cv. Augusta que, após 15 dias já possuía 99% de sementes germinadas. Este fator resultou da heterogeneidade das condições de temperatura da estufa e da humidade da mesma, como também é referido por Souza et al. (s/d).

Figura 1. Número de sementes germinadas das cv. Romalinda e cv. Augusta (valores acumulados).

Quanto às condições do substrato as sementes da cv. triplóide germinaram pior, mesmo mantendo as condições de humidade no substrato, relativamente à da cv. diplóide e mostraram-se mais sensíveis ao excesso de humidade do mesmo.

2. Parâmetros produtivos nas três datas de colheitas

Não se verificaram diferenças significativas entre as modalidades e as colheitas nos parâmetros: número de frutos, produtividade, peso dos frutos, perímetro e comprimento, como se pode observar na tabela 1.

Tabela 1. Médias dos parâmetros produtivos e morfológicos por data de colheita

Colheita Nº de

frutos por

planta

Produtividade (kg/m2)

Peso dos

frutos (kg)

Espessura da casca

(mm)

Perímetro (cm)

Comprimento (cm)

Largura (cm)

1 3,4a 13,36a 3,77a 12,32b 59,16a 19,98a 18,24b

2 3,8a 14,85a 4,08a 14,27a 60,75a 20,05a 18,97ab

3 4,1a 15,97a 4,08a 15,51a 59,55a 20,43a 19,77a

Os tratamentos com a mesma letra, na coluna, não diferem significativamente pelo teste de Scheffe para P= 0,05.

No caso da média da espessura da casca, esta vai aumentando à medida que a maturação avança e à medida que diminui a precocidade dos frutos, o mesmo se verifica com a largura dos mesmos (Tabela 1).

1274

Na tabela 2 podemos verificar qua a dureza da polpa, regista um aumento significativo da colheita 1 para a colheita 3, tanto nas medições realizadas na periferia do fruto (Dureza1) como no centro do mesmo (Dureza 2).

O grau Brix vai aumentando da periferia para o centro do fruto e é significativamente distinto entre colheitas, aumentando o teor de açucar na última colheita.

Yau et al. (2010), ao analisarem as características produtivas de melancias de polpa vermelha sem sementes produzidas no estado de Selangor–Malásia, encontraram valores semelhantes para o diâmetro (22,00 cm) e comprimento (21,8 cm) dos frutos embora tenha obtido frutos com peso médio superior (5,94 kg). Os grau Brix obtidos neste trabalho variaram entre 10,26 e 11,55, valores superiores ao valor médio (9,2) determinado por Yau et al. (2010) para melancias sem semente.

Tabela 2. Média dos parâmetros qualitativos, por data de colheita

Colheita Dureza1 (kg/cm2)

Dureza3 (kg/cm2)

Grau Brix1

Grau Brix2

1 0,93b 0,96b 10,26b 10,40c

2 1,07a 1,01ab 10,76b 11,02b

3 1,09a 1,07a 11,55a 11,53a Os tratamentos com a mesma letra, na coluna, não diferem significativamente

pelo teste de Scheffe para P= 0,05.

3. Composição química das cultivares de melancia (cv. Augusta e cv. Romalinda)

Ao determinarmos a composição química das amostras das duas cultivares de melancia (Tabela 3), verificamos que as melancias da cv. Augusta apresentaram teor em P significativamente mais elevado (11,27% ±5,11) (P<0,05) relativamente às melancias da cv. Romalinda (6,24% ±1,28). No entanto, as duas cultivares apresentaram valores semelhantes (P>0,05) em termos de MO e MS, respetivamente, 93,95% (±2,31) e 5,34% (±1,30) para a cv. Augusta e 92,47% (±4,52) e 6,23% (±1,34) para a cv. Romalinda. O teor em G foi muito baixo nas duas cultivares tendo variado entre 1,5%MS na cv. Augusta e 0,29%MS na cv. Romalinda.

Tabela 3. Teores médios de proteína (P), matéria orgânica (MO) (% na MS) e matéria seca total (MS)

das amostras de melancias das cv. Augusta (N=8) e cv. Romalinda (N=8).

Natureza da amostra P MO %MS

Melancia cv. Augusta 11,27 ±5,11 93,95 ±2,31 5,34 ±1,30

Melancia cv. Romalinda 6,24 ±1,28 92,47 ±4,52 6,23 ±1,34

Total 8,76* ±4,44 93,21ns ±3,55 5,78ns ±1,36

P<0,05 P>0,05 P>0,05 ± desvio padrão; * diferenças significativas (P<0,05) entre médias; ns diferenças não significativas entre médias.

Os valores determinados neste trabalho para a melancia com semente estão de acordo com os resultados obtidos por outros autores ( INFIC, 1978; CIRAD, 1991) para os teores de P (10,0%), MO (92,2%) e MS (7,8%). No entanto, são muito inferiores aos resultados obtidos pelos mesmos autores para a G (8,9%). Yau et al. (2010) obtiveram %MS variando entre 8,2 e 5,9% para melancias sem sementes produzidas na Malásia, valores que são idênticos aos obtidos neste estudo para o mesmo tipo de frutos (6,23 ±1,34).

1275

Conclusões

Tendo como base os resultados do ensaio realizado verificou-se um insucesso germinativo para a cv. Romalinda, pelas dificuldades em otimizar os fatores essenciais do processo germinativo: água e temperatura. A germinação da cv. Romalinda foi unicamente de 9,75% e será esta uma das fases mais problemáticas para o sucesso desta cultura no Ladoeiro. Assim, os substratos deverão manter-se sempre com humidade constante até à germinação e a temperatura deve ser mantida entre os 26ºC e os 35ºC.

Pelo contrário, verificou-se um sucesso de transplantação de 99,23%, o que nos indica que a cultivar de melancia em estudo pode ser uma cultura promissora para a cultura de ar livre no Ladoeiro.

As plantas produziram em média entre 3,3 a 4,3 de frutos e o peso médio dos mesmos (retirando frutos com menos de 1kg, por não se considerarem comercializáveis) foi de 3,7 kg a 4,1kg.

A cv. Romalinda exibiu melhores caraterísticas qualitativas e quantitativas do que a cv. Augusta, principalmente, na última colheita, em finais de Agosto. Verificando-se que a produção de melancia com e sem semente, no Ladoeiro se inicia em meados de Julho, esta cultivar sem semente será uma alternativa como cultivar de produção tardia.

Bibliografía

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17th Ed., Gaithersburg, Maryland, USA. CIRAD (1991). Laboratory data 1963-1991, CIRAD. Edgel, D.S. (s/d). Seed germination and health for triploid (seedless) watermelon.

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Hodges, L. (2007). Growing Seedless (Triploid) Watermelons em �������������� ��� ����� ������� ������������� ������������ (acedido a 06/03/2012)

INFIC (1978). Data from International Network of Feed Information Centres, FAO,Rome.

SAADER (2012). Secretaria da Agricultura e do Abastecimento, Departamento de Economia Rural, estado do Paraná http://www.agricultura.pr.gov.br/arquivos/File/deral/Prognosticos/fruticultura_2011_12.pdf (acedido a 25/08/2012)

Souza, F.F.; Queiróz, M.A.; Dias, R.C.S.(s/d). Melancia sem sementes, desenvolvimento e avaliação de híbridos triplóides experimentais de melancia. Biotecnologia Ciência e

Desenvolvimento – Encarte Especial, 90 - 95 SWAEOR (2011). Seedless watermelon, Albanian export opportunities to Europe and the region

http://keshilluesibujqesor.al/wp-content/uploads/2011/03/Albania-Seedless-Watermelon-Market-Opportunities.pdf (acedido a 15/09/2012)

Yau, E. W., Rosnah, S., Noraziah, M., Chin, N. L. e Osman, H. (2010). Physico-chemical compositions of the red seedless watermelons (Citrullus lanatus). International Food

Research Journal 17, 327-334

1276

Variabilidade espacial da profundidade de sementeira de uma cultura de milho em sementeira direta no Alentejo, Portugal

L. Conceição (1), P. Barreiro Elorza (2), S. Dias (1) e C. Valero (2)

(1) Instituto Politécnico de Portalegre – ESAE, Av. 14 de Janeiro, s/n Apartado 254-7350 – 903 Elvas. luis_conceicao@esaelvas.pt

(2) Physical Properties Laboratory (LPF-Tagralia). Universidad Politécnica de Madrid, Av.Complutense s/n, 28040, Madrid (Spain)

Resumo

A distribuição da semente em profundidade constitui um dos vários fatores que contribuem para o sucesso da produtividade de uma cultura de milho, especialmente quando feita em sementeira direta. O principal objetivo deste trabalho foi avaliar a variabilidade espacial da distribuição em profundidade da semente e estabelecimento de uma cultura de milho em condições de sementeira direta recorrendo ao uso de tecnologias de agricultura de precisão. Os resultados obtidos indicam que a profundidade de sementeira foi significativamente afetada pelo teor de humidade do solo, e apresentou um alto coeficiente de variação de 39%. A profundidade de sementeira teve um impacto significativo no tempo médio de e percentagem de emergência da cultura. Os elevados valores observados de coeficiente de variação e os valores médios de baixa profundidade de sementeira sugerem a necessidade de um melhor controlo deste parâmetro por parte do operador ou melhoria do mecanismo de controlo da profundidade do semeador. Palavras – chave: milho, sementeira direta, profundidade, cartografia, deteção remota

Spatial variability of seed depth placement of maize under no tillage in Alentejo, Portugal

Abstract

Among the various factors that contribute towards producing a successful maize crop, seed depth placement is a key determinant, especially in a no-tillage system. The main objective of this work was to evaluate the spatial variability of seed depth placement and crop establishment in a maize crop under no-tillage conditions, using precision farming technologies. The obtained results indicate that seed depth placement was significantly affected by soil moisture content, while a very high coefficient of variation of 39% was found for seed depth. Seeding depth had a significant impact on mean emergence time and percentage of emerged plants. Shallow average depth values and the high coefficient of variation suggest a need for improvement in controlling the seeders sowing depth.

Keywords: maps, maize, no-tillage, seeding depth, sensing

Introdução

Estimativas baseadas no modelo Pesera (Pan-European Soil Erosion Risk Assessment) revelam que as áreas com maior risco de erosão do solo se localizam no Sul e Oeste de Espanha, Norte de Portugal, Sul da Grécia e centro de Itália. Da mesma forma a Agencia Europeia do Ambiente em 2005 referia que, apesar de na maioria dos países da União Europeia aumentarem as técnicas de conservação do solo, a adoção de agricultura de conservação não ultrapassava 10% da terra arável. De acordo com o Programa de Agricultura de conservação da FAO AQUASTAT, em Portugal em 2011 a agricultura de conservação ocupava uma área de 32000 ha, sendo a cultura de milho a cultura de regadio com maior expressão (INE, 2011). As vantagens de adoção de técnicas de agricultura de conservação revestem-se não só pela redução do consumo de energia resultante da redução do número de operações mecanizadas mas também pelo contributo que dão para o aumento da produtividade das culturas tanto

1277

pela redução de erosão do solo como pelo aumento dos teores de matéria orgânica no mesmo (Tabatabaeefar et al., 2009; Govaerts et al., 2009). Sá (2004) demonstrou que ao longo de 10 anos de sementeira direta, se verificou uma melhoria das condições físicas e químicas do solo, bem como a sua taxa de retenção de carbono (Basso et al., 2011). Em Portugal desde a década de 80 do século passado que os agricultores adotam praticas de agricultura de conservação, entre as quais a sementeira direta, em culturas de cereais de sequeiro e milho. Nos vários ensaios realizados na região do Alentejo, à exceção da cultura de girassol, não se têm verificado quebras de produtividade na adoção da técnica de sementeira direta (Carvalho e Basch, 1999). Ainda assim, considerando que a região do Alentejo apresenta uma elevada heterogeneidade de texturas de solos e é caracterizada por um clima mediterrâneo do tipo Csa segundo a classificação de Koppen- Geijer, a concentração de precipitação no inverno e as elevadas temperaturas que se verificam de verão podem condicionar a correta realização das operações de sementeira. Apesar dos semeadores de sementeira direta estarem preparadas para semear em solo não mobilizado, as adversas condições edafoclimáticas no momento da sementeira podem condicionar o bom desempenho da máquina, nomeadamente, ao nível dos órgãos controladores de profundidade. Desta forma, a distribuição vertical do semeador pode ser condicionado e assim comprometida a emergência da cultura. Liu et al. (2004) considerando a influência da operação de sementeira na produtividade de uma cultura de milho concluíram haver uma maior influência na mesma dada pela distribuição vertical do semeador do que pela distribuição horizontal. A observação de que as condições do solo determinavam o comportamento do semeador na distribuição em profundidade da semente condicionando a velocidade e taxa de emergência da cultura foram observadas em diferentes ensaios (Abrecht, 1989; Ozmerzi, Karayel e Topacki, 2002; Karayel e Ozmerzi, 2008; Tolon-Becerra et al. (2011). No Brasil, num estudo realizado por Neto et al. (2007) em 38 explorações em que se avaliou a homogeneidade de profundidade de deposição da semente medindo o comprimento do mesocotilo em plantas de milho em sementeira direta, concluíram haver diferenças significativas entre as linhas de sementeira em 21 das áreas em estudo e um coeficiente de variação de 20% sugerindo que deveria ser dado maior cuidado à calibração do semeadores por parte dos operadores ou melhorado o sistema de controlo de profundidade dos semeadores. Apesar da tecnologia de sementeira já disponibilizar no mercado máquinas com controlo dinâmico de profundidade, estando alguns destes sistemas patenteados recentemente, a grande maioria de semeadores na região do Alentejo é convencional pelo que importa conhecer o seu comportamento no que respeita à qualidade de deposição da semente em profundidade e inferir acerca da distribuição espacial resultante. Assim, recorrendo a tecnologias de agricultura de precisão, nomeadamente GPS, SIG e deteção remota, este ensaio não controlado pretendeu dar um contributo para o estudo da variabilidade espacial da profundidade de sementeira de uma cultura de milho avaliando a sua relação com as características físicas do solo e alguns parâmetros de desenvolvimento vegetativo da cultura.

Material e Métodos

O ensaio decorreu na região do Alentejo, no Monte da Lobeira (38º47'17''N 8º17'44''O), numa área de 2.5 ha. A propriedade insere-se numa zona de clima mediterrâneo e a parcela em estudo já tem histórico de sementeira direta nos últimos 10 anos, sendo nos últimos 4 praticada monocultura de milho. De acordo com a classificação FAO, a área de ensaio apresenta um solo do tipo Cambissolo de textura franco-argilosa. Para avaliação das condições físico químicas da parcela foram georeferenciados16 pontos usando um recetor de GPS da marca Magellan Mobile Mapper Cx com correção diferencial, onde forma colhidas amostras de solo na profundidade de 0-10cm. Em cada ponto foram retiradas 3 amostras. Os valores médios de textura, teor de humidade, percentagem de matéria orgânica, resíduos orgânicos à superfície, pH, fósforo, potássio e densidade aparente são apresentados na Tabela 1. A sementeira foi feita debaixo de pivot circular com uma variedade de milho grão de ciclo FAO 400 tendo-se utilizado um semeador de sementeira direta da marca Semeato modelo SPE06 de duplo disco desfasado e roda lateral controladora de profundidade com 0.75m de distancia entrelinha calibrado

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para distribuir 80000 sementes/ha a 5 cm de profundidade e rebocado por um trator John Deere de 80 kW de potencia a operar a 5 kmh-1. Antes da operação de sementeira foi aplicado um herbicida total e feita uma rega com a dotação de 7mm. A avaliação de resistência ao rompimento do solo, profundidade de sementeira e densidade de plantação foi realizada em 30 pontos georreferenciados aleatoriamente pelo mesmo recetor de GPS anteriormente identificado. Em cada ponto os dados representam a média de 4 medidas obtidas para cada parâmetro. Para avaliação da resistência do solo utilizou-se um penetrómetro de cone da marca Dickey John até aos 0-50 mm de profundidade. A profundidade de sementeira foi avaliada a partir da determinação do comprimento do mesocotilo das plantas de milho à emergência.

Tabela 1. Valores médios do solo da parcela em ensaio FAO (classificação) Cambissolo

Textura (0 - 10 cm profundidade) Franco-argiloso Areia (%) 45 Limo (%) 18 Argila (%) 37 M.O (%) 2.6

Restolho (g dry matter m-2 ) 2340 pH 6.1

Fosforo assimilável (mg kg-1) 200 Teor humidade gravimétrica (%) 11.2

Potássio assimilável (mg kg-1) 198 DAP 1.45

A percentagem média de emergência da cultura e o tempo medio de emergência foi determinado pelas equações (1) e (2) (Bilbro e Wanjura, 1982):

��� = ������⋯���������⋯��� (1)

�� = ��º ����� �� �������� ��������� ��� ������º ����� �� �������� ��������� ��� ����� � × 100 (2)

N representa o número de linhas de sementeira que emergiram desde a primeira contagem e D o número de dias que decorreu desde a data de sementeira. Uma semana após a emergência da cultura ter sido considerada terminada, procedeu-se a uma nova aplicação de herbicida seletivo e com recurso a uma camara RGB (Panasonic Lumix DC Vario, 10.1 Mpixel, CCD) montada num avião não tripulado a 500m de altitude foram feitas fotografia georreferenciadas com uma resolução espacial de 5cm. Numa malha de 5 x 5 cm determinou a percentagem de coberto superficial calculando o índice de excesso de verde (Mayer et al., 1999). Os parâmetros foram descritos pelo valor das médias, desvio padrão, coeficiente de variação e correlação. Para determinar a influência do teor de humidade do solo na profundidade de sementeira os dados foram sujeitos a uma análise recorrendo ao software IBM SPSS Statistics, versão 19.0. Os mapas de variabilidade espacial foram feitos por interpolação dos valores obtidos de acordo com a técnica de IDW (Inverse Distance Weighting) recorrendo ao programa informático de SIG Arc View, versão 9.0.

Resultados e Discussão

A variabilidade espacial da sementeira direta de milho foi analisada em função da resistência d solo ao rompimento, percentagem da humidade do solo, tempo médio de emergência e percentagem de emergência da cultura. Verificou-se existir uma correlação negativa entre a profundidade de sementeira e a resistência do solo ao rompimento conforme mostra a figura 2.

1279

Figura 2 – Relação observada entre a profundidade de sementeira e a resistência do solo ao rompimento

A figura 3 apresenta os mapas de variabilidade espacial da profundidade de sementeira em função do teor de humidade do solo. Os pontos a negro representam os locais georreferenciados na parcela; A e B representam as duas maiores classes de profundidade observadas, correspondendo a 46 e 50% da área total, respetivamente.

Figura 3 - Mapas de profundidade (à esquerda) e teor de humidade do solo (à direita)

A figura 4 apresenta os valores médios de profundidade de sementeira e respetivos desvios padrão em função do teor de humidade do solo de 7.2% e 15.1%, respetivamente nas áreas A e B.

Figura 4. Box plot dos valores médios de profundidade e respetivos desvios padrões para as áreas A e B

A Tabela 2 apresenta a determinação do coeficiente de correlação de Pearson dos valores de profundidade de sementeira com o tempo médio de emergência e a percentagem de emergência.

Tabela 2. Valores de análise da correlação de Pearson para a profundidade de sementeira (PS), tempo médio

de emergência (TME) e percentagem de emergência (PE)

PS TME PE PS 1 0.394 ** 0.283 **

TME 1 0.268 ** PE 1

Grau de significância de ** p <0.01

���������������

�������

�

��

�

��

� �� ��� ��� ���� ��� ����� ���������������

������ �� �� � �� �� ������� ������

1280

Na figura 6 apresentam-se as imagens aéreas em RGB da cultura apos emergência e o respetiva carta de variabilidade espacial da área de coberto vegetal.

Figura 6. Imagem RGB (em cima) do campo de ensaio e mapa da variabilidade espacial do coberto vegetal

(em baixo) da parcela após emergência Os resultados mostram que a distribuição da semente em profundidade apresentou um elevado coeficiente de variação de 39% e que na sua maioria a semente ficou distribuído muito superficialmente, sendo que o valor mais fundo observado foi de 23 mm. A profundidade de sementeira esteve negativamente correlacionada com a resistência do solo ao rompimento e foi significativamente influenciada pelo teor de humidade do solo à data de sementeira. As condições heterogéneas ade humidade no solo, fruto de um problema no sistema de rega à data de sementeira condicionaram muito possivelmente o trabalho do semeador, que noutras circunstâncias poderia ser capaz de distribuir verticalmente a semente em valores mais próximos da respetiva calibração de 50 mm e possivelmente também com menor coeficiente de variação. Resultados idênticos foram os obtidos por Neto et al. (2007) e por Conceição et al. (2012) em ensaios anteriores onde também se encontrou uma correlação negativa entre a profundidade de sementeira e resistência do solo ao rompimento de r20.59. Relativamente à relação entre o teor de humidade do solo e a distribuição espacial de distância do solo ao rompimento, os valores são concordantes com os de Gracia et al. (1999). A variabilidade espacial da profundidade de sementeira mostra que duas áreas principais podem ser identificadas e relacionadas com o teor de humidade do solo. Da mesma forma o menor tempo medio de emergência (TME) observou-se na área de menor profundidade de sementeira com 6.2 dias e o mais longo na zona mais funda com 9.6 dias. A análise de correlação de Pearson mostra que a profundidade de sementeira esteve positivamente relacionada com o TME, tal como Ozmerzi et

al. (2002) e Tolo-Becerra et al. (2011) demonstraram, indicando que os menores tempos de emergência ocorriam nas zonas de menor profundidade de sementeira e estavam positivamente correlacionados com a percentagem de emergência (PE), muito possivelmente pelas melhores condições de germinação a essas profundidades. Comparando os TME e PE, ambos os parâmetros se correlacionam positivamente. Assim, considerando que o TME determina a percentagem de coberto vegetal, parece que nas zonas onde apesar de haver menor número de plantas se verificou um maior desenvolvimento vegetativo por estas plantas resultarem de semente depositada mais à superfície do solo.

Conclusões

A distribuição vertical dos semeadores e logo a profundidade de deposição da semente contribui decididamente para o desenvolvimento da cultura. Neste ensaio as condições de humidade do solo afetaram significativamente a profundidade de sementeira e esta revelou ser negativamente correlacionada com a resistência do rompimento do solo. A profundidade de sementeira afetou positivamente TME e a PE da cultura. Os resultados encontrados concordam com dados de ensaios anteriores, sugerindo a necessidade de nestes semeadores de controlo passivo de profundidade o operador proceder de forma mais minuciosa à sua calibração ou em alternativa à sua substituição por mecanismos de controlo dinâmico de profundidade.

1281

Agradecimentos

Os autores agradecem a permissão dada pelo Sr. Engenheiro Vacas de Carvalho proprietário da Monte da Lobeira e à Area400 pelos serviços de deteção remota http://area400.com/

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1282

Respuesta del potencial hídrico de tallo a diferentes tratamientos de riego en melocotonero Flordastar

I. Abrisqueta, W. Conejero, J. Vera, M.C. Ruiz-Sánchez

1Dpto. Riego, Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura (CEBAS-CSIC), Apartado 164, 30100 Campus de Espinardo, Murcia. España, E-mail: mcruiz@cebas.csic.es

Resumen

En este trabajo se evalúa el estado hídrico de melocotoneros extratempranos cv. Flordastar cultivados en la finca experimental del CEBAS-CSIC, Santomera (Murcia) bajo diferentes tratamientos de riego por goteo. Durante 6 años se midió el potencial hídrico de tallo (Ψtallo) con periodicidad semanal a mediodía solar, en hojas tapadas, utilizando una cámara de presión. La evolución estacional del potencial hídrico de tallo para cada uno de los tratamientos de riego se ajustó a curvas polinómicas. Al inicio del desarrollo foliar y antes de la caída de hojas se observaron valores de Ψtallo similares en todos los tratamientos de riego. A partir de mayo, los aumentos en la demanda evaporativa inducen una disminución del potencial hídrico de tallo, con un patrón similar en los distintos tratamientos de riego, si bien de distinta intensidad. Su valor mínimo durante el verano, ocurrió unos días más tarde de los máximos de los parámetros agro-climáticos (evapotranspiración, temperatura y déficit de presión de vapor). En los árboles del tratamiento que no recibió riego se registraron valores de -2.3 MPa. Se constató que la alta frecuencia del riego, aunque de baja dosis, favoreció un mejor estado hídrico del árbol. Se proponen curvas estacionales de potencial hídrico de tallo que pueden servir de orientación para validar la programación del riego.

Palabras clave: estado hídrico del árbol, potencial hídrico de tallo, programación de riego, riego deficitario.

Stem water potential in Flordastar peach trees under different deficit irrigation treatments

Abstract

The effects of different drip-irrigation strategies on plant water status were studied for six years in early-maturing peach trees (cv. Flordastar) growing under Mediterranean conditions. Stem water potential (Ψstem) was measured weekly in covered leaves using a pressure chamber. The seasonal pattern of stem water potential values for the different irrigation treatments was adjusted to polynomial curves. At the beginning of the leaf development and before the leaf fall similar Ψstem values were observed in all the irrigation treatments. From May, the increases in the evaporative demand produced a decrease in stem water potential, with a similar pattern in the different irrigation treatments, albeit varying intensity, with a minimum of -2.3 MPa in no irrigated trees. The minimum values of Ψstem delayed with respect to the seasonal maximum values of agro-climatic parameters (evapotranspiration, temperature and vapor pressure deficit). High frequency irrigation induced a better plant water status. Seasonal stem water potential curves are proposed as a guideline to check irrigation scheduling practices.

Keywords: deficit irrigation, irrigation scheduling, plant water status, stem water potential

Introducción

El melocotonero (Prunus persica (L.) Batsch) es un frutal de zonas templadas, cultivándose entre 30 y 45º latitud Norte y Sur. A nivel mundial es el segundo frutal más importante después del manzano, siendo los principales países productores China, Italia y España. La mayor concentración del cultivo se localiza en los países europeos mediterráneos, que conjuntamente contribuyen con más del 40% de la producción mundial. En España, el melocotonero es la especie de fruta dulce más cultivada, con una superficie próxima a las 80.000 ha. Su cultivo ha experimentado un crecimiento en los últimos años, especialmente en regiones más meridionales, dada su mejor adaptación, por el menor riesgo de heladas

1283

y la menor afección por enfermedades. Para dichas zonas se requieren variedades con pocos requerimientos de frío invernal que han ampliado considerablemente el área de cultivo de esta especie en las dos últimas décadas: son las variedades extra-tempranas.

El riego por goteo es una práctica de cultivo muy extendida en zonas áridas y semiáridas que permite la utilización óptima del agua y los fertilizantes, ya que se aplican directamente al volumen de influencia de las raíces a través de emisores de bajo caudal. Su incidencia en el rendimiento y calidad de la cosecha hacen que probablemente esta técnica haya supuesto la innovación más importante en agricultura desde los años 60. Por otro lado, hay que destacar que en estas áreas, la escasez de recursos hídricos ha propiciado el desarrollo de estrategias de riego deficitario, orientadas a incrementar la productividad del agua (Ruiz-Sánchez et al., 2010). Bajo estas condiciones es necesario contar con técnicas que permitan identificar el nivel de estrés hídrico en la planta. Entre ellas destaca el potencial hídrico foliar y de tallo como indicadores universalmente aceptados del estado hídrico de la planta (Scholander et al., 1965; Hsiao, 1990; Shackel et al., 1997).

El objetivo del presente trabajo fue el identificar los patrones estacionales de potencial hídrico de tallo para diferentes estrategias de riego localizado, así como su correspondencia con la producción del melocotonero extratemprano en condiciones de clima mediterráneo. Para ello se realizó un ensayo de campo de 6 años de duración de la variedad Flordastar con los siguientes tratamientos de riego: 130% ETc, 100% ETc , 50% ETc, Riego Deficitario Controlado (100-25% ETc), riego de 90 a 100% de la capacidad de campo, riego sólo durante el crecimiento del fruto y un tratamiento de 0% ETc.

Material y Métodos

El estudio se realizó durante 2007-2012, en una parcela de 0.8 ha de la finca experimental del CEBAS-CSIC, situada en Santomera-Murcia (38° 06' N, 1° 02' O), con melocotoneros adultos (Prunus persica (L.) Batsch) cv. Flordastar, de maduración extratemprana (recolección primera semana de mayo), injertados sobre patrón GF-677, con un marco de plantación de 5 m x 5 m. El suelo es calizo, pedregoso y poco profundo, con una textura franco-arcillosa y bajos niveles de materia orgánica y capacidad de cambio catiónico.

El sistema de riego localizado consistió en un único lateral por hilera de árboles con 8 goteros autocompensantes por árbol, situados a 0.5, 1, 1.5 y 2 m, a ambos lados del tronco, con un caudal nominal de 2 L h-1. Las labores de cultivo fueron las habituales de los frutales de hueso en la zona e incluyeron el control de enfermedades, plagas y malas hierbas, el aclareo manual de frutos y la poda durante el reposo invernal.

Los tratamientos de riego, distribuidos según un diseño experimental de bloques al azar con 4 repeticiones, fueron: • Sobre-regado: al 130% de la evapotranspiración del cultivo (ETc) (T-130%). Los requerimientos hídricos (ETc) se determinaron como el producto de la evapotranspiración del cultivo de referencia (ET0), calculados mediante la ecuación de Penman-Monteith, y los coeficientes de cultivo propuestos por FAO (Allen et al., 1998). • Riego control al 100 % ETc (T-100%) • Riego deficitario, regado al 50% ETc durante todo el ciclo (T-50%). • Riego deficitario controlado, regado al 100% ETc sólo durante el crecimiento del fruto y al 25% el resto del ciclo (T-RDC). • Riego automatizado para mantener el contenido de agua en el suelo en el perfil 0-50 cm dentro del rango de agua fácilmente disponible para la planta (90-100 % de la capacidad de campo), medida en continuo con sondas de capacitancia (T-stock). • Riego al 100% ETc durante el crecimiento del fruto hasta la cosecha (T-Rcosecha). • Riego 0% durante todo el ciclo (T-secano).

1284

La lámina de riego media anual aplicada a cada tratamiento durante el periodo experimental fue de: 1163 (T-130%), 759 (T-100%), 383 (T-50%), 336 (T-RDC), 536 (T-stock) y 143 (T-Rcosecha) mm año-1. Todos los tratamientos recibieron la misma cantidad de fertilizantes con un equilibrio de 195-110-180 en UF (kg ha-1) para N, P2O5 y K2O, respectivamente.

Los datos agro-meteorológicos se obtuvieron de una estación automática situada en la propia finca, que proporciona datos cada 15 minutos de temperatura (Tª), humedad relativa, radiación solar global, velocidad y dirección del viento y lluvia.

El potencial hídrico de tallo (Ψtallo) se midió semanalmente a mediodía solar, en 4 hojas por tratamiento, envueltas en papel de aluminio unas 2 h antes de la medida (Shackel et al., 1997), utilizando una cámara de presión y siguiendo las precauciones propuestas por Turner (1988).

La producción se determinó pesando el total de frutos en cada recolección (entre 2 y 4 cortes) en 5 árboles por tratamiento y repetición.

Resultados y Discusión

El patrón de variación de las condiciones ambientales referidas a los valores medios diarios del periodo experimental para ET0, Tª media diaria y déficit de presión de vapor (DPV) medio diario se muestra en la Figura 1ª, junto a la evolución estacional del potencial hídrico de tallo (Ψtallo) correspondiente a los valores ajustados a curvas polinómicas (Figura 1B), en donde la variabilidad intra- e interanual no se muestra para facilitar la identificación del patrón de cada tratamiento de riego. Se observa que con independencia del tratamiento de riego hay dos momentos en los que el potencial hídrico de tallo presenta el mismo valor: al inicio del desarrollo foliar, en los meses de marzo y abril, en el que las hojas jóvenes muestran un estado hídrico similar, con elevada turgencia ante una demanda bioclimatica baja, y un segundo momento, durante la defoliación, consecuencia de la resiliencia foliar en respuesta a las lluvias de otoño. Los valores medios de Ψtallo en ambos momentos fueron próximos a -0.3 MPa al inicio de la estación y de -0.5 MPa al final.

A partir de mayo, los aumentos en la demanda evaporativa de la atmósfera producen una disminución del potencial hídrico de tallo, con un patrón similar en los distintos tratamientos de riego, si bien de distinta intensidad. Así, en el tratamiento sobre-regado Ψtallo desciende hasta alcanzar un mínimo en torno a la segunda quincena de agosto de -0.8 MPa, mientras en el tratamiento no regado el potencial hídrico de tallo desciende hasta -2.3 MPa en el mismo periodo. En el tratamiento de riego al 50% Ψtallo descendió a -1.2 MPa, valor correspondiente a un nivel de déficit hídrico moderado.

Otro aspecto observado es el papel que juega la frecuencia de riego en el estado hídrico del árbol y que queda patente al comparar la dinámica de potencial hídrico de tallo del tratamiento T-stock con la del T-50%, al disponer el primero de una lámina de riego mayor con menor frecuencia de riego que el segundo, apreciándose durante el otoño un mayor nivel de déficit en los árboles del tratamiento con riego cada 2-3 días (T-stock), frente al riego diario del tratamiento T-50%. Esta circunstancia queda patente igualmente en los niveles de contenido de agua en el suelo (datos no mostrados), lo que indica que la alta frecuencia de riego induce un mayor volumen raíces humectadas. Por consiguiente, el estado hídrico resulta favorecido por la alta frecuencia del riego, aunque sea de baja dosis.

Del ajuste de los datos de cada tratamiento se deduce que el calendario de los valores máximos climáticos no coincide con el mínimo del potencial hídrico de tallo: el día 176 para la ET0, el 198 para la Tª media diaria y el 210 para el DPV medio diario, originando un retardo en el mínimo de Ψtallo, que se situó en torno al día 229.

Remorini y Massai (2003) obtuvieron un patrón estacional de Ψtallo que muestra un proceso de recuperación al final de la estación de crecimiento en una variedad de melocotonero temprano. De igual forma, Goldhamer et al. (1999) indican procesos de recuperación de Ψtallo, aunque para el periodo de Julio-Agosto. Girona et al. (2005) muestran una tendencia decreciente de Ψtallo durante la

1285

estación de crecimiento, posiblemente debidos a la diferente fenología de la variedad considerada (tardía). Otros autores muestran patrones de Ψtallo originados por diferentes tratamientos de riego basados en valores umbrales de Ψtallo obteniendo patrones planos (Naor et al., 2005).

Ψta

llo (

MP

a)

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

T-130

T-100

T-50

T-stock

T-RDC

T-secano

ET

ET

o (

mm

)

2

3

4

5

12

16

20

24

28

DP

Vm

(kP

a)

0,5

1,0

1,5

2,0

mar abr may jun jul ago sep oct nov

Tm (

ºC)

ET0

DPVm

Tm

Figura 1. Variables agro-meteorológicas: ET0, Tªmedia y VPD (A) potencial hídrico de tallo (Ψtallo) (B).

1286

La respuesta productiva, expresada como porcentaje respecto de la máxima producción anual (valor promedio de 6 años del periodo experimental), frente al déficit de agua de riego, con respecto al tratamiento mejor regado, mostró un ajuste significativo (P < 0.01), en el que el 98% de la variabilidad de la producción es explicada por el riego (Figura 2). En esta figura se muestra cómo se alinean de forma decreciente los tratamientos: T-130%, T-100%, T-stock, T-50%, T-RDC, (T-Rcosecha) y T-secano. Hay que destacar que, si bien T-stock y T-50% presentaron un estado hídrico similar a lo largo del ensayo, el primero resultó ser más productivo. En relación al tratamiento de secano sólo se dispone de dos años, por lo que probablemente el efecto del estrés hídrico a largo plazo podría reducir aún más su rendimiento.

Las prácticas comerciales imponen que el rendimiento productivo no descienda por debajo del 90%, para maximizar el beneficio, por ello habría que considerar los tratamientos T-130%, T-100% y T-stock; si bien es claro que el incremento de producción de T-130% en relación al volumen de riego aplicado en exceso no se justifica económicamente.

Déficit de riego (%)

0 20 40 60 80 100

Pro

du

cció

n r

ela

tiva

(%

)

20

40

60

80

100 T-100

T-130

T-50

T-stock

T-RDC

T-secano

T-Rcosecha

y = 99.9428 + 0.1581x - 0.0091x2

R2 = 0.9747***; MSE = 28.3736

Figura 2. Relación entre la producción relativa y el déficit de riego en melocotonero Flordastar.

Conclusiones

Los valores estacionales de potencial hídrico de tallo (Ψtallo) muestran una recuperación al final de la estación originada por las lluvias de otoño y la fenología del cultivo característica de una variedad extratemprana.

El valor mínimo de potencial hídrico de tallo durante el periodo postcosecha mostró un retardo con respecto a los máximos de los parámetros agro-climáticos, de entre 20 días para DPV y 50 días para ET0.

Se constata cómo la alta frecuencia del riego favorece un mejor estado hídrico de la planta.

1287

La programación de riego basada en el control de la humedad del suelo, con sensores de capacitancia, resultó ser una alternativa a la del cálculo de ETc.

Los patrones anuales de potencial hídrico de tallo obtenidos en este trabajo pueden servir de orientación para validar las prácticas de riego en melocotoneros extratempranos.

Agradecimientos

Este trabajo ha sido financiado con los proyectos del Ministerio de Ciencia e Innovación (AGL2006-12914-C02-01; AGL2009-06981; AGL2010-14861) y de la Fundación Seneca, Murcia (08847/PI/08, 11981/PI/09). I. Abrisqueta recibió una beca I3P-CSIC. M.C Ruiz-Sánchez y J. Vera son miembros de la Unidad Asociada al CSIC de ‘Horticultura Sostenible en Zonas Áridas’ (Universidad Politécnica de Cartagena-CEBAS).

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1288

Evaluación nutricional y de la actividad biológica de los bulbos silvestres de Allium ampeloprasum L. P. García-Herrera1, P. Morales1,2, V. Fernández-Ruiz1, M.C. Sánchez-Mata1, M. Cámara1, A.M. Carvalho2, I.C.F.R. Ferreira2, M. Molina3, J. Tardío 4 1 Dpto. Nutrición y Bromatología II. Facultad de Farmacia. Universidad Complutense de Madrid (UCM). Pza Ramón y Cajal, s/n. E-28040 Madrid, Spain. 2 Centro de Investigação de Montanha, ESA, Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, Apartado 1172, 5301-854 Bragança, Portugal. 3Dpto. Biología (Botánica), Facultad de Ciencias. Universidad Autónoma de Madrid. Campus de Cantoblanco E-28049 Madrid, Spain. 4 Instituto Madrileño de Investigación y Desarrollo Rural, Agrario y Alimentario (IMIDRA). Finca "El Encín". Apdo. 127. E-28800 Alcalá de Henares, Spain. Palabras clave: Allium ampeloprasum L.; compuestos bioactivos; composición nutricional; capacidad antioxidante Resumen: Allium ampeloprasum L. posee un gran potencial nutricional con presencia de compuestos antioxidantes de interés para la salud. Diversos estudios epidemiológicos han demostrado los efectos beneficiosos del consumo de diversas especies pertenecientes al género Allium, destacando sus efectos anticancerígenos. En el presente trabajo se estudia el contenido de nutrientes (hidratos de carbono, proteínas, grasa y minerales), compuestos bioactivos (ácidos orgánicos, vitamina C, tocoferoles, perfil de ácidos grasos) y actividad antioxidante (DPPH, poder reductor, inhibición de la decoloración del β-caroteno y TBARS) la parte comestible del ajo porro (A. ampeloprasum). Para ello, se recolectaron muestras de los puerros (bulbos y parte basal de las hojas) de dicha especie silvestre en dos localidades diferentes del centro peninsular durante dos años consecutivos (2007-2008), sobre los cuales se llevaron a cabo los análisis mencionados. Los resultados del análisis de los compuestos anteriormente mencionado indican que, a pesar de la amplia variabilidad natural detectada, esta planta destacó por ser una buena fuente de fibra (3,5 – 4,7 g/100 g), hierro (0,20 – 0,92 mg/100 g) y cinc (0,03 – 1,67 mg/100 g) en comparación con otras especies del mismo género, así como por su bajo valor calórico (59-97 Kcal/100 g). Asimismo, presentó un alto porcentaje de ácidos grasos poliinsaturados, siendo el ácido linoleico el principal ácido graso (53% del total de ácidos grasos). Se obtuvieron valores equilibrados en cuanto a la presencia de compuestos bioactivos hidrófilos y lipófilos en esta planta. La bioactividad de este bulbo se caracterizó por su actividad antioxidante medida como poder reductor (correlacionado con los tocoferoles) y TBARS (correlacionado con los compuestos fenólicos totales). Assessment of nutritional and biological activity of wild bulbs of Allium ampeloprasum L. Keywords: Allium ampeloprasum L.; nutritional composition; bioactive compounds; antioxidant capacity Allium ampeloprasum L. has a great nutritional value as it presents antioxidant compounds with potentially beneficial effects on human. Different epidemiological studies have shown the healthy effects of the consumption of various species of the genus Allium, highlighting its anticancer effects. In the present work, the nutritional composition (carbohydrates, proteins, fat and minerals), bioactive compounds (organic acids, vitamin C, tocopherols and fatty acids) and antioxidant activity (DPPH, reducing power, inhibition of β-carotene bleaching and TBARS methods) of the edible part of the wild leek (A. Ampeloprasum) were studied. Samples of wild leek were collected from two different wild populations located in the center of the Iberian Peninsula for three consecutive years (2007-2008), on which the aforementioned analysis were conducted. Despite the large natural variability detected, this plant stood out as a good source of fiber (3.5 to 4.7

1289

g/100 g), iron (0.20 to 0.92 mg/100 g) and zinc (0.03 to 1.67 mg/100 g), compared to other species of the same genus. Wild leeks also showed a high proportion of polyunsaturated fatty acids, being linoleic acid the major one (53% of total fatty acids). Values were balanced in terms of the presence of hydrophilic and lipophilic bioactive compounds in this plant. The bioactivity of this species was better characterized by antioxidant activity measured as reducing power assay (correlated with tocopherols) and TBARS (correlated with total phenolic compounds).

Introduction

Wild leek Allium ampeloprasum L. is distributed in the Mediterranean region, and its bulbs and basal stems are traditionally consumed in the Iberian Peninsula, raw in salads, cooked, or salted in omelettes (Tardío et al., 2006). It has a very long folk medicinal history of use in a wide range of diseases due to their fungicidal, antiseptic and anthelmintic properties, but also as aperitive, hipocolesterolemic, antiasthmatic, antispasmodic, cholagogue, diuretic digestive and in the prevention of atherosclerosis. One of the mechanisms involved in Allium species bioactivity may be radical scavenging. The main nutrients in Allium species are polysaccharides, mainly resistant and digestible starch, and proteins. Dietary fiber show great beneficial functional effects, not only promoting bowel health, but also lowering cholesterol, balancing blood glucose, and promoting healthy physiology and well-being (EFSA, 2010). Other important components are minerals with an important role as cofactors of antioxidant enzymes or in the prevention of chronic diseases and in the immune function (Badui, 2006).

Material and Methods

In order to have representative samples, the edible parts of the wild leek, i.e the bulb and the pseudostem formed by the overlapping leaf bases, were collected in two different locations in Central Spain, during at least two years from 2007 to 2008. Fresh samples were immediately homogenized in a laboratory blender. Aliquots were taken to analyze dry matter, pH, titratable acidity, organic acids and vitamin C (ascorbic acid- AA and dehydroascorbic acid- DHAA). The other determinations were performed on freeze-dried materials. Dry matter (DM), pH and titratable acidity (TA) were determined following AOAC official methods (2006). Determinations were made for total available carbohydrates (TAC) (Osborne and Voogt, 1986), total dietary fiber (method 985.29, AOAC, 2006), total protein (AOAC, 2006), lipids (continuous extraction with ethyl-ether at 120ºC for 6 h), ash content (method 930.05; AOAC, 2006) and mineral elements by Atomic Absorption Spectrocopy (Fe, Cu, Mn, Zn, Ca, Mg, Na and K) according to AOAC (2006). Enregy value was calculated from lipids, available carbohydrates, proteins and fibre contents, according to the conversion factors recommended by European Regualtion 1169/2011. Vitamin C (AA and DHAA) and individual organic acids (oxalic, glutamic, malic, citric and fumaric acids) was determined by HPLC-UV (Sánchez-Mata et al., 2012). Total phenolics and flavonoids were estimated based on procedures described by Wolfe et al. (2003) and Jia et al. (1999), respectively, with modifications. Tocopherols content was determined by HPLC-FL (Morales et al., 2012a), and fatty acids analysis were determined by GC-FID/capillary column, using a standard that allows to quantify each fatty acids as % of total (Morales et al. (2012a). Antioxidant activity was determined on methanolic extracts by DPPH, Reducing power, Inhibition of β-carotene bleaching and (TBARS) assays, following a procedure previously described by Morales et al., (2012b).

Results and discussion

Nutritional evaluation

Table 1 includes the results of physicochemical parameters analysis that describe samples characterization, including macronutrients composition and energy values. Allium amperoprasum showed a moisture content around 78.32%, between the values described for Allium sativum and Allium porrum (64% and 86%, respectively; Souci et al. (2008). Wild leek did not show high acidity (14.35 mL N/10 NaOH per 100 g) and pH values were relatively low and stable (5.49-6.09). Carbohydrates composition was characterized by TAC (16.60 g/100 g) and dietary fiber (4.23 g/100 g

1290

as an average value). Both parameters showed variability between years and locations (p<0.05), especially for TAC concentration.

Table 1. Physico-chemical and nutritional characterization (g/100 g fw; mean ± SD, n=3) and energy value (kcal/100 g fw) of Allium ampeloprasum L. bulbs.

2007 2008 Proximate composition

Site 1 Site 2 Site 1 Site 2 Global average

Moisture 81.50 ± 0.02 d 76.02 ±0.10 a 78.10 ± 0.19 c 77.68 ± 0.17 b 78.32 ± 2.0

pH 6.09 ± 0.05 b 5.43 ± 0.04 a 5.91 ± 0.03 b 5,61 ± 0.17 a 5.76 ± 0.29

Tritable acidity (mL NaOH/100g fw)

10.04 ± 1.12 a 13.22 ± 0.21a 16.87 ± 2.23 b 17.27 ± 2.27 b 14.35 ± 3.40

Total available carbohydrates

12.04 ± 0.48 a 20.92 ± 0.27 c 16.76 ± 1.40 b 16.63 ± 0.93 b 16.60 ± 3.08

Proteins 1.20 ± 0.10 a 2.02 ± 0.44 a 1.77 ± 0.25 a 1.64 ± 0.22 a 1.67 ± 0.36

Fat 0.23 ± 0.01 b 0.12 ± 0.00 a 0.14 ± 0.01 a 0.21 ± 0.03 b 0.18 ± 0.05

Fiber 3.56 ± 0.10 a 4.72 ± 0.43 c 4.08 ± 0.13 b 4.53 ± 0.14 c 4.23 ± 0.51

Energy (Kcal/100g) 59.40 ± 3.02 a 97.87 ± 1.89 c 80.03 ± 6.06 b 77.08 ± 3.06 b 78.92 ± 13.92

Ashes 0.97 ± 0.09 c 0.48 ± 0.01 a 0.91 ± 0.01 c 0.79 ± 0.02 b 0.79 ± 0.20

In each row, different letters mean significant differences between individual samples (P<0.05). Compared with other species, Allium ampeloprasum showed higher carbohydrate content than those reported by Carnovale et al. (1989) for A. sativum and A. porrum (11.2 g/100 g and 6.75 g/100 g, respectively). Wild leek fiber content was higher than the levels found in cultivated species, Allium

porrum (2.9%) (Souci et al., 2008). Fiber requirements are around 25 g per day (EFSA, 2010). As can be seen in Table 4, wild leek can be considered as an interesting source of dietary fiber, as a 100 g portion can provide 17 % of the daily amount required for adults, and can be considered as a “source of fiber”, according the European Regulation 1924/2006 (more than 3 g/100g).

Table 2. Macro and microelements (mg/100 g fw; mean ± SD, n=3) of Allium ampeloprasum L. bulbs.

2007 2008 Macroelements (mg/100 g) Site 1 Site 2 Site 1 Site 2

Global average

K 533.19 ± 19.68 d 146.62 ± 2.75 a 294.28 ± 9.20 c 232.87 ± 3.30 b 309.37 ± 164.25

Na 53.08 ± 10.40 a 48.30 ± 8.45 a 67.14 ± 10.83 a 43.64 ± 9.50 a 54.60 ± 12.75

Ca 30.24 ± 5.23 a 78.04 ± 7.84 b 81.74 ± 3.98 b 80.13 ± 11.98 b 70.16 ± 21.07

Mg 8.88 ± 1.08 ª 15.44 ± 0.89 c 16.41 ± 1.64 c 13.50 ± 1.80 b 14.03 ± 2.95

Microelements (mg/100 g)

Mn 0.14 ± 0.01 b 0.15 ± 0.02 b 0.08 ± 0.01 a 0.06 ± 0.00 a 0.11 ± 0.04

Fe 0.92 ± 0.17 c 0.20 ± 0.02 a 0.69 ± 0.18 bc 0.62 ± 0.10 b 0.60 ± 0.32

Zn 0.68 ± 0.02 b 0.03 ± 0.00 a 1.67 ± 0.02 c 0.61 ± 0.09 b 0.75 ± 0.63

Cu 0.22 ± 0.03 c 0.05 ± 0.01a 0.11 ± 0.02 b 0.06 ± 0.01 0.11 ± 0.07 In each row, different letters mean significant differences between individual samples (P<0.05).

1291

Other components of wild leek were proteins, with a content around 1.67 g/100 g, similar to proteins content in A. sativum and A. porrum (0.9 g/100 g and 2.1 g/100 g, respectively). Wild leek presented a total lipid content around 0.18 g/100 g, close to A. porrum and A. sativum (0.1-0.6 g/100 g). Regarding energy content (Table 1) wild leek presented global average of 78.92 kcal/100 g; this energetic value seems to be influenced mainly by TAC (positive correlation, p<0.05), as the main macronutrient of the bulb. The studied samples presented TAC and energy values in a range similar or higher than A.

porrum, and lower than A. sativum (Souci et al., 2008; USDA, 2013).

Considering mineral content, Allium ampeloprasum stands out by K content, around 309.37 mg/100 g (Table 2), levels of Na and K in A. porrum are 4 and 279 mg/100g of edible portion, respectively; it can be seen that Na content is lower than the values observed in wild leek, and has a low Na content according to the requirements of European Regulation 1924/2006 (no more 0.12 g/100 g) A. porrum (leek) presented Ca content of 63 mg/100 g, and Fe levels of 0.81 mg/100 g. Both values are in the same range of the wild leek (30.24 to 81.7 mg/100 g and 0.20 to 0.92 mg/100 g, respectively) as it is showed in the literature (Souci et al., 2008).

Bioactive molecules and antioxidant activity

The contents of antioxidant compounds of hydrophilic nature, including vitamin C (AA and DHA) and other organic acid, in wild leek bulbs, are included in Table 3. Total vitamin C of samples presented annual fluctuations, ranging between 2.37 - 11.54 mg/100 g fw, depending on the location or year of gathering; AA was the major vitamin C form (4.30 mg/100 g fw), being around the double content of DHAA (2.14 mg/100 g fw). Comparing with its relatives, wild Allium ampeloprasum showed similar values to those found in cultivated Allium Porrum (5.15 mg/100 g; Tsouvaltzis et al., 2007) and Allium

sativum (14 mg/100 g fw, Souci et al., 2008). Citric acid (CA, Table 1) was the main organic acid in the wild leek (0.12 g/100 g fw) follow by oxalic acid (0.8 g/100g). Several authors (e.g. Guil et al., 1996) recommended an oxalic acid/Ca ratio not higher than 2.5 in foods to avoid a decrease of Ca availability. In the present study, oxalic acid/Ca ratio was 1.18, so oxalic acid concentration in this bulb is not considered as to decrease Ca availability.

Table 3. Vitamin C and organic acids (mg/100g fw) in Allium ampeloprasum L. bulbs (mean ± SD, n=3).

2007 2008

Site 1 Site 2 Site 1 Site 2 Global average

Ascorbic acid 4.23 ± 0.23 b 3.49 ± 0.26 b 7.89 ± 1.17 c 1.58 ± 0.27 a 4.30

Dehydroascorbic acid 3.83 ± 0.21 a 1.15 ± 0.16 a 3.16 ± 2.36 a 0.43 ± 0.17 a 2.14

Total Vitamin C 8.06 ± 0.41 a 4.77 ± 0.01 a 11.54 ± 1.23 b 2.39 ± 0.61 a 6.69

Oxalic acid 27.83 ± 1.70 b 15.80 ± 1.99 a 239.47 ± 2.44 d 83.52 ± 1.93 c 91.65

Malic acid 14.77 ± 0.35 b 5.89 ± 0.64 a 159.78 ± 5.40 d 29.26 ± 9.06 c 51.67

Citric acid 18.94 ± 2.10 a 26.00 ± 2.86 b 275.42 ± 5.37 d 211.07 ± 6.67 c 132.86

Fumaric acid 29.43 ± 3.03 a 23.60 ± 3.33 a 58.33 ± 0.04 c 44.10 ± 1.93 b 38.86 In each row, different letters mean significant differences between individual samples (P<0.05).

In the bulb studied the total phenolics and flavonoids content were shown (Table 5), with 5.77 mg GAE/g extract and 0.86 mg CE/ g extract, higher values comparing with the results of soluble phenolics content (0.369 mg GAE/g) obtained by Tsouvaltzis et al. (2007) in cultivated Allium

ampeloprasum var. porrum.

As far as we know, this is the first report on tocopherols composition in wild leek (Table 4), with values of 0.05 mg/100 g of total tocopherols, being α-tocopherol the major form (0.3 mg/100 g). There

1292

is information about cultivated species, A. sativum and A. porrum, which presented a higher total tocopherol content (100 and 547 μg/100 g, respectively) (Souci et al., 2008). At least twenty individual fatty acids were identified in the wild leek GC profile (Table 4). Saturated fatty acids (SFA) provide 38.23% of total fatty acids, being palmitic acid (PA, C16:0) the major one with 26.42% followed by C18:0 and C22:0, with 3.30 and 2.75%, respectively. MUFA provided only 7.61%, being oleic acid (C18:1n9) the major fatty acid (7.39%). PUFA content in wild leek was around 54.16%, and the major PUFA, LA (C18:2n6), with 53.45%. While α and γ-linolenic acids (ALA and GLA, 18:3n3 and 18:3n6) were not found in the analysed sample. PUFA/SFA ratio was also calculated; wild leek presented a good PUFA/SFA ratio, higher than 0.45 (Table 3). From these values, and following the requirements of European Regulation 1924/2006, this product could be labelled as “low fat” and even “fat-free” (content not higher than 0.5 g/100 g), as well as “saturated fat-free” (not exceeding 0.1 g/100 g).

Table 4. Lypophilic compounds in Allium ampeloprasum L. bulb (mean ± SD, n=3): Individual fatty acids (%) and tocopherols (mg/100g fw).

Total SFA (%) 38.23 ±0.63 Total MUFA (%) 7.61 ± 0.44 Total tocopherols

(mg/100g fw) 0.05 ± 0.01 b

C8:0 0.33 ± 0.07 C16:1 0.22 ± 0.02 α-tocopherol 0.03 ± 0.01 a C10:0 0.21 ± 0.02 C18:1n9 7.39 ± 0.42 α-tocopherol nd C11:0 0.05 ± 0.01 C20:1 nd β-tocopherol nd C12:0 0.18 ± 0.03 Total PUFA (%) 54.16 ± 0.29 γ-tocopherol 0.02 ± 0.00 a

C13:0 0.04 ± 0.02 C18:2n6 53.45 ± 0.27 δ-tocopherol C14:0 0.64 ± 0.03 C18:3n6 nd C15:0 0.55 ± 0.03 C18:3n3 nd C16:0 26.42 ± 0.30 C20:2 0.17 ± 0.02 C17:0 0.89 ± 0.13 C20:3n6 nd C18:0 3.30 ± 0.35 C20:3n3+C21:0 0.44 ± 0.04 C20:0 0.80 ± 0.22 C20:5n3 0.10 ± 0.01 C22:0 2.75 ± 0.05 C23:0 0.34 ± 0.07 C24:0 1.73 ± 0.49

Different letters mean significant differences (P<0.05).

The wild leek antioxidant capacity was evaluated by four different in vitro assays (Table 5), DPPH and ferric reducing power assays were aplied to evaluate total antioxidant capacity, obtaining EC50 values ranging between 15.12 and 0.70 mg/mL of methanolic extract, respectively. β-carotene bleaching inhibition and TBARS assays were used for lipid peroxidation inhibition assay, with values around 1.66 and 0.11 mg/mL of extract, respectively.

Table 5. Antioxidant properties of methanolic extracts of Allium ampeloprasum L. bulb (mean ± SD, n=3).

Phenolics EC50 values (mg/mL methanolic extract) Total phenolics mg GAE/g 5.70 ± 0.62 DPPH 15.12 ± 1.21 d Total flavonoids mg CE/g 0.86 ± 0.05 Reducing power 0.70 ± 0.12 b

β-carotene bleaching inhibition 1.66 ± 0.24 c

TBARS assay 0.11 ± 0.01 a Different letters mean significant differences (P<0.05).

1293

Conclusions

Allium ampeloprasum L. bulb stood out as a good source of fiber (3.5 to 4.7 g/100 g), iron (0.20 to 0.92 mg/100 g) and zinc (0.03 to 1.67 mg/100 g), compared to other species of the same genus, as well as due to its low energy value (59-97 Kcal/100 g). Substantial levels of hydrophylic antioxidant compounds, including vitamin C (AA and DHA) and organic acids, total phenolics and flavonoid were found and also a good oxalic acid/Ca ratio. LA was the main fatty acid (53% of total fatty acids). However, the EC50 values were not as higher as estimated. Concerning nutritional molecules, wild leek can be considered as a good source of fiber, low Na content, fat-free and saturated fat-free (according to nutrition claims, regulated by Regulation (EC) No 1924/2006 of the European Parliament and of the Council of 20 December 2006 on nutrition and health claims made on foods). Furthermore, this non-conventional wild bulb provides very low amount of energy, so it is a good alternative for low caloric diets.

Acknowledgements This research has been supported by ERDF and the Spanish Ministry of Education and Science (CGL2006-09546/BOS). The authors are also grateful to Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT, Portugal) and COMPETE/QREN/EU for financial support to CIMO (strategic project PEst-OE/AGR/UI0690/2011). P. García-Herrera thanks to the Spanish Ministry of Education and Science (CGL2006-09546/BOS) for her UCM predoctoral fellowship.

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1294

Formación para la prevención de la deriva: factor clave para la mejora de las aplicaciones de fitosanitarios. Proyecto TOPPS-Prowadis

E. Gil, M. Gallart, M. Ercilla, J. Llop

Departament d’Enginyeria Agroalimentària i Biotecnolgia, Universitat Politècnica de Catalunya

Esteve Terradas, 8, 08860 Castelldefels, emilio.gil@upc.edu Resumen

El proyecto TOPPS-Prowadis se centra en la deriva y en la escorrentía como principales fuentes difusas de contaminación. La Guía de Buenas Prácticas Fitosanitarias para la reducción de la deriva elaborada en el seno del proceso, junto con el desarrollo de herramientas para la evaluación del riesgo de deriva, deben complementarse con adecuadas acciones de formación que garanticen una difusión completa de las medidas adoptadas. La estructura del proceso de formación se basa en la formación de una red donde el núcleo central incluye técnicos de las administraciones locales y de los servicios de protección de vegetales, asesores de diversas compañías e institutos de investigación. Cursos teórico prácticos de 1 o 2 días de duración se han organizado en diferentes áreas de todos los estados miembros participantes en el proyecto. La primera parte de los cursos se centra en aspectos legales y en la situación oficial de cada país en relación al uso de fitosanitarios, el problema de la deriva y su relación con la contaminación del agua. Posteriormente la actividad se centra en la presentación de la Guía de Buenas Prácticas para la reducción de la deriva. Estas se centran en dos aspectos fundamentales: a) un adecuado comportamiento del usuario y b) la selección apropiada y los ajustes necesarios del equipo de aplicación. La segunda parte de los cursos de formación se centra en la demostración práctica de los beneficios de las diferentes herramientas desarrolladas. El software EOS (Environmentally Optimized Sprayer) permite a los usuarios evaluar las diferentes tecnologías de aplicación en función del riesgo potencial de contaminación. También el software Drift Evaluation Tool (barras y atomizadores) se presenta y utiliza durante el curso. Esta herramienta está pensada para incentivar al usuario en la toma de medidas para la reducción de la deriva. Las actividades de formación incluyen también demostraciones prácticas en las que los participantes pueden comprobar de forma directa el efecto de las medidas propuestas: como utilizar o seleccionar las boquillas de baja deriva, como afecta el caudal de aire del ventilador en la deriva, como dimensionar las bandas de seguridad dependiendo de la tecnología, el interés de la utilización del papel hidrosensible… Finalmente, los cursos de formación incluyen la presentación y entrega de material formativo para asesores, con objeto de complementar la acción en tela de araña en cuanto a formación. TOPPS Prowadis ha generado una amplia colección de material didáctico en diferentes idiomas oficiales de la UE, material que estará disponible en la página oficial del proyecto.

Palabras clave: formación, deriva, calibración, boquillas de baja deriva

Drift mitigation training: key point to improve pesticide use. Formative actions under TOPPS-Prowadis project

Abstract

Badly maintained spraying equipment and poor knowledge and calibration practices are major reasons for unintended plant protection products (PPP) losses or overuses. Spray drift, leaching, and run-off are diffuse sources of PPP losses to the environment. These losses may lead to the pollution of soil and water (surface water and ground water), and can be minimized by sprayer inspections and good application practices. All these aspects have been officially addressed in the EU Directive for a Sustainable Use of Pesticides (128/2009/CE), where mandatory inspection of sprayers in use and obligatory training of all involved agents has been enforced aiming at reducing risks derived from pesticide use. With the activities developed under the TOPPS project to reduce point source pollution (2005 to 2008), a wide range of successful actions have been developed in many of

1295

the EU Members states. Some have been focused on the development of Best Management Practices (BMPs), their dissemination among stakeholders and trainings and/or demonstrations to operators and advisers. Following these successful actions, the TOPPS-Prowadis project, starting at the beginning 2012, targeted the mitigation of pollution from “diffuse sources”, related to PPP entry routes to water. Information and training intend to create awareness and knowledge about how to optimize the PPP application in order to reduce risks to the environment. Farmers are more willing to accept information sources if they are personally involved and training contents are adjusted to their local specific conditions.

Keywords: training, drift, calibration, low drift nozzles

Introducción

El uso de producto fitosanitarios en Europa y su relación con la contaminación de aguas ha suscitado en los últimos años importantes cambios en el panorama legislativo. La actual legislación abarca desde la preservación de la calidad de las aguas (Directiva Marco de Aguas 2000/60/CE), hasta la autorización de materias activas y la elaboración del registro único (Reglamento CE 1107/2009 relativa a la comercialización de fitosanitarios que deroga la Directiva 91/414/CEE), pasando por la Directiva 2009/128/CE sobre Uso Sostenible de Plaguicidas, que por primera vez incorpora aspectos normativos relacionados con la fase de utilización y aplicación (Bjustad, 1998; Gil and Gracia, 2004) de los productos (inspección obligatoria de equipos de aplicación en uso, formación de profesionales, etc.). Además, incluye explícitamente la formación como un punto clave para un uso más sostenible de los fitosanitarios.

En este contexto, la ECPA (European Crop Protection Association) inició en 2005 un ambicioso plan de trabajo en el que participan o han participado la mayor parte de los países de la UE. Bajo el acrónimo de TOPPS – Train the Operators to Promote best Practices and Sustainability, los distintos países implicados trabajaron en la promoción y difusión de lo que se conoce como Buenas Prácticas Fitosanitarias, manteniendo como principio básico y objetivo principal la formación del usuario. Así, tras la primera parte del proyecto en la que el eje principal fue la reducción de la contaminación de aguas por fuentes puntuales de contaminación (y en la que se ha trabajado en aspectos como el transporte y almacenamiento de los productos fitosanitarios, las operaciones como mezcla e incorporación de los productos en el tanque, etc.), la segunda parte, iniciada en 2011, se centra en fuentes difusas de contaminación, básicamente deriva y escorrentía. Se trata en este caso del proyecto TOPPS–PROWADIS (Protection Water from Diffuse Sources).

De forma análoga al proceso realizado en la primera parte del proyecto, en el marco del TOPPS–PROWADIS, los países participantes han elaborado una serie de herramientas que permiten al usuario conocer los efectos negativos de la deriva y la escorrentía, a la vez que proponen acciones encaminadas a su reducción, con el consiguiente beneficio técnico, económico y medioambiental. De entre el material elaborado cabe destacar la Guía de Buenas Prácticas Fitosanitarias, una recopilación de medidas más o menos conocidas que mejoran sustancialmente la calidad de las aplicaciones. Este trabajo se centra en la descripción y ejemplos prácticos de algunas de las buenas prácticas y propuestas para la reducción de la deriva, fundamentalmente centradas en las aplicaciones de fitosanitarios en cultivos como los frutales y la viña (Gil et al, 2013).

Definición de Buenas Practicas Fitosanitarias y demostración práctica

La identificación, definición, explicación y puesta en práctica de todas esas medidas para la reducción de la deriva son los elementos que conforman la Guía de Buenas Prácticas Fitosanitarias (Best Management Practices – BMP) que se han desarrollado en el marco del proyecto TOPPS-Prowadis. La guía consta de una serie de recomendaciones clasificadas en tres grandes grupos: recomendaciones generales (29), recomendaciones específicas para pulverización en cultivos bajos (3) y recomendaciones específicas para tratamientos en frutales y viña (10). Se incluyen además 15 medidas

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adicionales que contemplan soluciones o propuestas avanzadas para la reducción de la deriva teniendo en cuenta los últimos avances de la tecnología de aplicación de fitosanitarios. La Figura 1 muestra el documento genérico elaborado y distribuido en toda la UE que recoge las medidas propuestas para la reducción de la deriva. Las propuestas, clasificadas en siete grandes grupos correspondientes a factores medioambientales, factores climáticos, generación de la pulverización, ajustes y calibración del equipo, tipología del equipo de aplicación y parámetros durante la aplicación, se han clasificado en tres grandes categorías: buenas prácticas que se deben implementar, acciones altamente recomendables y consejos a implementar de acuerdo con las condiciones y la legislación local.

Figura 1. Guía de Buenas Prácticas Fitosanitarias para reducir la deriva. Documento base sobre el que se apoyan las acciones formativas programadas en el proyecto

Entre las recomendaciones que se proponen en la guía de buenas prácticas para la reducción de la deriva, los aspectos relacionados con la gestión del aire del ventilador, y su adecuación a las características de la vegetación, y la utilización de boquillas anti deriva, son dos de los elementos claves que se desarrollan durante el proceso de demostración (Gil et al, 2013).

Ajuste del aire: factor clave para reducir la deriva

La guía de buenas prácticas recomienda “utilizar pulverizadores con sistemas de ajuste de la velocidad del flujo de aire”. Y además La velocidad del flujo de aire debe ser cuidadosamente ajustada de acuerdo con el tamaño y la geometría del cultivo, así como de la fenología del mismo, para evitar que el producto pulverizado rebote sobre el objetivo y por lo tanto, provoque deriva. Esto se puede conseguir mediante:

• Una adecuada orientación de los álabes del ventilador • Un ajuste de la velocidad de rotación (RPM) del ventilador mediante una adecuada selección

de la velocidad en la caja de cambios • Una adecuada selección del régimen de giro del motor, y en consecuencia, del régimen de giro

de la toma de fuerza (TDF). La velocidad del flujo de aire debe ajustarse y correlacionarse con la velocidad de avance, de modo que se consiga un desplazamiento completo del aire dentro de la copa, empujando hacia ella el volumen equivalente de aire cargado de gotas pulverizadas. Esto se logra consiguiendo una penetración completa de la pulverización en la vegetación, sin que se observe pulverización al otro lado de la hilera del cultivo. La Figura 2 muestra los resultados obtenidos en diferentes pruebas de

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campo utilizando dos equipos distintos, un atomizador convencional y un equipo específico para tratamientos en viña, Iris-2 de Ilemo-Hardi. La curva de deposición de producto al otro lado de la hilera de vegetación, es decir, la cantidad de fitosanitario que excede la zona objetivo y por tanto genera pérdidas por deriva, es notable. Y la única diferencia en cuanto a regulación entre los dos tipos de máquina fue la del caudal de aire del ventilador. Ambos equipos fueron regulados para aplicar 300 l/ha a una velocidad de avance de 4.5 hm/h. El caudal de aire del atomizador convencional fue de 35.000 m3/h mientras que el del Iris-2 fue ligeramente superior a 6.000 m3/h. A la vista de los resultados obtenidos es evidente que la tecnología empleada, juntamente con un adecuado proceso de regulación del caudal de aire, influyen directamente en el riesgo de deriva del producto. En este caso a partir de 3.5 m la deposición en el suelo es nula cuando se utiliza el Iris-2, mientras que en el caso del atomizador convencional con un gran caudal de aire, se observan deposiciones a distancias superiores a los 10 metros desde la última hilera de la vegetación.

Figura 2. Deposición de producto fuera de la zona objetivo (deriva) y su relación con el caudal de aire del

ventilador. Atomizador convencional con 35.000 m3/h de aire (arriba) y modelo Iris-2 de Ilemo Hardi (abajo), adaptado para tratamientos a hileras múltiples, trabajando únicamente con 6.500 m3/h de caudal

de aire. En ambos casos la deposición en la vegetación fue similar

Fomento del uso de boquillas de baja deriva

La utilización de boquillas específicas para la reducción de la deriva es una práctica habitual en tratamientos a cultivos bajos, en aquellas zonas en las que las condiciones ambientales son difíciles. No obstante, la introducción de estas boquillas para su utilización en tratamientos en cultivos frutales o en viña está menos extendida. Una de las recomendaciones de la guía de buenas prácticas fitosanitarias elaborada en el marco del proyecto Prowadis dice: “utilizar boquillas de inyección de aire en equipos

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de pulverización de viña y frutales”. Las boquillas de inyección de aire reducen la deriva un 50-90% comparado con las boquillas convencionales. Ambos tipos de boquillas, de abanico plano y de cono hueco, producen gotas más grandes por inclusión de burbujas de aire, menos propensas a la deriva.

Figura 3. Resultados de la utilización de boquillas de baja deriva (inyección de aire) en tratamientos en melocotonero. Proyecto de colaboración con Bayer Crop Science

Figura 4. Efecto del tipo de boquilla en las pérdidas por deriva. Las gráficas de la parte superior muestran la deposición medida más allá de la vegetación cuando se utilizaron boquillas convencionales. Las gráficas

de la parte inferior corresponden al mismo tratamiento empleando boquillas de inyección de aire. Se observa cómo, en éste último caso, las deposiciones en el suelo se limitan a la zona próxima a la vegetación

La Figura 3 recoge los resultados de la comparación de boquillas convencionales y boquillas de inyección de aire en aplicaciones en melocotoneros. Los datos demuestran una reducción del riesgo de deriva y un mantenimiento de los niveles de recubrimiento (medido en papel hidrosensible) y un mismo índice en cuanto al nivel de control de la plaga. En el caso de la viña, ensayos realizados demuestran que la utilización de boquillas cónicas de inyección de aire reduce considerablemente la

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cantidad de producto que excede la vegetación (Figura 4) en comparación con los resultados obtenidos utilizando boquillas cónicas convencionales (Albuz ATR).

Cuantificación del riesgo de deriva

Una de las herramientas desarrolladas en el seno del proyecto TOPPS-Prowadis es una aplicación informática que permite cuantificar el riesgo de deriva generado en cada caso particular y los beneficios que comportan la adopción de las diferentes medidas o buenas prácticas recomendadas (Doruchowski et al, 2013). Las dos herramientas (una para pulverizadores hidráulicos y otra para atomizadores) cuantifican el riesgo en función de la posición del equipo respecto a la zona sensible de contaminación (Figura 5) y tienen en cuenta además las condiciones específicas relacionadas con la meteorología, parámetros operativos seleccionados durante la aplicación, presencia de bandas de seguridad u otros sistemas mitigadores de deriva. Con toda la información se genera un índice de riesgo de contaminación que se puede reducir (y cuantificar la reducción obtenida) cuando se aplican algunas de las medidas recomendadas (utilización de boquillas de inyección de aire, ajuste del caudal de aire, adecuación de las salidas a la estructura de la vegetación,…). Las herramientas estarán también en breve disponibles en la página web del proyecto, en todos los idiomas oficiales de la UE.

Figura 5. Herramientas informáticas desarrolladas dentro del proyecto TOPPS-Prowadis, para la cuantificación de los riesgos de deriva

Agradecimientos

Este trabajo forma parte de las actividades del proyecto TOPPS-Prowadis, financiado por la European Crop Protection Association (ECPA).

Bibliografía

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Doruchowski, G.; Balsari, P; Gil, E.; Codis, S.; Marucco, P.; Roettele, M.; Herbst, A.; Pauwelyn, E. (2013). Drift Evaluation Tool to raise awareness about risk of water contamination and drift mitigation measures during orchard spraying. Suprofruit, 2013, Valencia (Spain).

Gil E. and Gracia F. (2004). Compulsory inspection of sprayers in use: improving efficiency by training and formative aspects. First European Workshop on Standardised Procedure for the Inspection of Sprayers in Europe – SPISE – Braunschweig, Germany, April 27-29, 2004, pp. 114-119.

Gil, E., Llorens, J., Llop, J., Fàbregas, X., Gallart, M. 2013. Use of a Terrestrial LIDAR Sensor for Drift Detection in Vineyard Spraying. Sensors 2013, 13(1), 516-534

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Tutorías grupales colaborativas en entornos virtuales con soporte Moodle

C. Gilarranz 1, J. Olivares2, MA. Muñoz3, JM. Lázaro4 y P. Ramos-Paul5 1 EUIT Agrícola. Universidad Politécnica de Madrid, Ciudad Universitaria s/n, Madrid 28040, España,

carlosandres.gilarranz@upm.es 2 jose.olivares@upm.es

3miguelangel.muñoz@upm.es 4josemaria.lazaro@upm.es 5pedro.ramospaul@upm.es

Resumen

La presente comunicación tiene como objeto el dar a conocer un nuevo sistema de enseñanza en innovación educativa que se ha llevado a cabo el curso pasado en la asignatura "Hidráulica y Riegos" de un plan de estudios a extinguir. Esta asignatura tiene aún muchos alumnos matriculados, que por diversos motivos, no pueden asistir a las clases de tutorías grupales en el Centro (EUIT Agrícola, UPM).

El objeto del proyecto fue diseñar, implementar y realizar la gestión de las tutorías grupales de forma virtual. Los objetivos alcanzados fueron promover la utilización de las tutorías virtuales colaborativas e interactuar con el alumno por medio de chat o audio-chat en las telerreuniones, bien fuese en tiempo real o bien en sesiones programadas. Además de esto también se grababa un video resumen de cada tutoría y se subía a la plataforma educativa Moodle para favorecer el autoaprendizaje del alumno.

Se propusieron dos opciones al alumno: la primera fue poder asistir presencialmente a la clase y la segunda, poder hacerlo de forma online desde cualquier otro punto con acceso a internet. Para ello fue necesaria la colaboración de un becario que filmaba con una cámara la tutoría y a la vez se retransmitía en vivo a través de un programa informático (adobe-connet) que hacía de nexo de unión entre la clase presencial con el profesor y el alumno que estaba en otro lugar con acceso a internet.

Los enunciados de los problemas que se resuelven en cada tutoría grupal, presencial y online, son colgados en Moodle la semana anterior a su resolución. Cuando estos son resueltos y explicados presencialmente y online y el vídeo resumen se filma, a continuación se sube toda esta información a la carpeta donde estaba colgado el enunciado en cuestión para ponerlos a disposición del alumno que no había podido asistir presencialmente.

Para evaluar el impacto del proyecto, se elaboró un cuestionario donde se hacían preguntas acerca de distintos aspectos del proyecto, además de poder hacer sugerencias a este sistema. Como norma general y con carácter global, esta acción formativa fue altamente valorada por parte del alumnado y se constató un aumento porcentual del número de aprobados respecto a convocatorias anteriores.

Palabras clave: tutorías, colaborativas, virtuales, innovación educativa.

Collaborative tutorial groups in virtual environments with Moodle as a support

Abstract

The purpose of this communication is to divulge a new teaching system in terms of educational innovation, which has been carried out during the last academic year in the so-called “Hidráulica y Riegos” -Hydraulics and Irrigations-subject; This subject is included in an academic plan to be extinguished which does still have many students registered who, due to different circumstances, are unable to attend the group tutorial classes the Centre (EUIT Agricola, UPM) puts at their disposal.

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The aim of the project was to design, implement and develop the management of the group tutorial classes in a virtual way; the objectives that were achieved were to promote the using of collaborative virtual tutorial classes, to interact with the student via chat or audio-chat in the tele-meetings, either in real time or in scheduled sessions. In addition, a video-summary of every tutorial was recorded which, later on, was uploaded to the platform in order to favour the student’s self-learning with all the material left at their disposal in Moodle.

Two options were proposed to the students: One, the possibility of in-person attend the classes; the other one, to do it “on line” from any other point with an access to the internet. This was made with the collaboration of an intern student who recorded with a camera the tutorial classes and broadcasted them live through an IT program (adobe connet) which was used as a link between the in-person classes with the teacher and the student who was somewhere else connected to the internet. Afterwards, the wordings and formulations of the proposed practical exercises were uploaded one week before they were solved in the group tutorial class; in it, the summaries of these tutorial classes were recorded, edited and uploaded to “Moodle” platform so as to put them at the disposal of those students who had not been able to attend the classes in person.

In order to evaluate the impact of the project, it was developed a questionnaire with different items about it to be answered, which gave, also, the chance to make suggestions to this system. As a general rule and with a global scope, this training exercise was highly valued by the students involved and, in addition, a rise in the percentage of passed exams was proved”.

Keywords: tutorials, collaboratives, virtuals, educative innovation

Introducción y/o Justificación

El presente trabajo surgió a partir de las ideas y comentarios de varios profesores de la EUIT Agrícola (UPM) y que llevó a la formación de un PIE (Proyecto de Innovación Educativa) que dependía del Centro dentro de la línea de trabajo “Facilitar medios alternativos que faciliten el aprendizaje de los alumnos matriculados en planes de estudios en fase de extinción”.

Estuvimos estudiando la idoneidad de implantar un nuevo sistema de enseñanza1 (en contrapunto con la clase magistral) en el que los alumnos que por cualquier motivo no pudiesen asistir presencialmente, pudiesen seguir la evolución de la asignatura sin grandes impedimentos.

• Se decidió implantar este sistema en una asignatura de un plan de estudios a extinguir que no iba a tener docencia, salvo unas tutorías grupales de una hora semanalmente. Dicha asignatura era la misma en tres especialidades distintas de la titulación de Ing. Téc. Agrícola y que por el carácter de esta tenía bastantes alumnos matriculados, pese a estar en fase a extinguir.

Previamente, había alumnos que nos comunicaron que por distintos motivos (el que más se repetía era el laboral), no podían asistir presencialmente a las tutorías grupales y esta fue la génesis del presente proyecto de innovación educativa.

El objeto del proyecto fue diseñar, implementar y realizar la gestión de las tutorías grupales2 de forma virtual y los objetivos que conseguimos fueron: el de promover la utilización de las tutorías virtuales colaborativas3, interaccionar con el alumno por medio de chat o audio-chat a las telerreuniones4 (bien en tiempo real, bien en sesiones programadas) y el de favorecer el autoaprendizaje con el material puesto a su disposición en la plataforma Moodle.

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Material y Métodos

Para poder ir cumpliendo con el proyecto, las necesidades materiales fueron:

� Ayuda de un becario, que compartimos con otros proyectos de innovación educativa del Centro, que nos asistió en las labores propias de grabación y maquetación de los vídeos, así como de subir los contenidos a la plataforma Moodle e ir aumentando el repositorio con todo este material y así enriquecer la asignatura.

� Un ordenador portátil que se llevaba a clase y sin cuyo soporte hubiese sido imposible la realización virtual de las tutorías grupales.

� Conexión a internet de banda ancha, que nos lo proporcionaba el Centro. � Acceso al programa Adobe Connet, que nos lo proporcionó el Gabinete de Teleeducación del

Rectorado de la UPM (GATE). � Un micrófono y una web-cam, que eran opcionables, porque también se pudieron utilizar el

micro y la cámara del ordenador portátil. � Una cámara de vídeo en calidad HD, que utilizaba el becario para grabar los vídeos resumen

de las tutorías grupales.

Como metodología, el proyecto se dividió en 6 fases:

� Fase I: incorporación de la asignatura a la Plataforma Moodle. � Fase II: elaboración y volcado de los contenidos docentes de la asignatura en la plataforma. � Fase III: establecimiento de los horarios semanales de tutorías grupales para que los alumnos

decidiesen si asisten de forma presencial o telemática. � Fase IV: período de docencia por medio de las tutorías grupales. Durante este tiempo se

desarrolló según lo establecido anteriormente en los objetivos del proyecto. � Fase V: valoración de la ayuda surtida al alumno con este sistema con respecto a si no se

hubiese hecho por los medios tradicionales. Esta evaluación se realizó por medio de un cuestionario a los alumnos que siguieron este procedimiento y por otro cuestionario a los alumnos de la misma asignatura que no pudieron seguir este sistema.

� Fase VI: difusión de resultados mediante publicaciones relacionadas con innovación docente, artículos en revistas, participación en jornadas para difusión de resultados de proyectos de innovación docente, como es este el caso.

Los indicadores que se tuvieron en cuenta para medir el impacto del proyecto y evaluarlos son los que hacen referencia a aquellos relacionados con:

� El aprovechamiento y el servicio de ayuda en el aprendizaje del alumno. � La incorporación de las asignaturas e implementación de estas en la plataforma Moodle. � El posterior desarrollo de las tutorías grupales en sus dos vertientes, la presencial y la virtual

que se desarrollaron al unísono.

Los indicadores y procedimientos que se siguieron a lo largo del proyecto son los que a continuación se detallan:

� Se comprobó que la asignatura se hubiese incorporado a la plataforma. � Se verificó que tuviera contenidos. � Cuestionarios de satisfacción de las tutorías grupales online al finalizar el proceso formativo. � Cuestionarios de satisfacción de las tutorías grupales presenciales al finalizar el proceso

formativo.

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� Comparativa estadística entre las personas que han seguido las tutorías online y las presenciales.

� Comparativa estadística de resultados obtenidos en la convocatoria de examen entre las personas que han seguido las tutorías grupales y las que no han realizado este sistema de tutorías.

� Conclusiones.

Resultados

Para medir el alcance e incidencia del proyecto se elaboró el siguiente cuestionario que se pasó a los alumnos, que previamente dividimos en tres grandes grupos:

1.- Los que siguieron online las tutorías grupales (TG). 5 alumnos. 2.- Los que asistieron presencialmente a las tutorías. 19 alumnos. 3.- Los que sólo se presentaron al examen final. 27 alumnos. Todos ellos de un total de 111 alumnos matriculados en febrero y 88 en junio

Concepto On-line (1)

Presen-ciales

(2)

Sólo examen

final (3)

Comprensión de la tutoría on-line 8 - -

Ayuda recibida en las TG. 8’5 7 -

Duración del curso ha sido adecuada al programa 5’2 5’3 -

La documentación subida a la plataforma Moodle ha sido suficiente

8’5 7 6

Los sistemas virtuales empleados han sido adecuados para facilitar el proceso formativo

9 7’6 7

Ayuda de colgar los enunciados en la plataforma Moddle 9’5 9 8’6

Ayuda de colgar los videos resumen de las tutorías 9 7 8’5

Ayuda de colgar los pantallazos de la pizarra 9’5 9 8’3

Escala de valoración del 0 al 10. 0 si se ha estado completamente en desacuerdo y 10 completamente de acuerdo.

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Concepto On-line (1)

Presen-ciales

(2)

Sólo examen

final (3)

Tiempo de dedicación, horas semanales, de dedicación al seguimiento de la asignatura.

8h 5’6h 7’7h

Valoración del tiempo dedicado a la asignatura es el correcto 6 5 6’6

Uso de los foros de la plataforma 6 2’5 3

Valoración de ayuda recibida en las tutorías individuales. (Sobre los

que asistieron) 10 9’2 7’5

Utilidad de la información recibida para la formación del alumno. 8 8’3 7’3

Mejora del nivel de partida 8’5 8’7 6’6

Valoración, con carácter global, de la acción formativa recibida con el nuevo sistema de tutorías grupales colaborativas en entornos virtuales con soporte Moodle.

8’5 7’6 7’5

Aspectos para mejorar la calidad de esta acción formativa:

- Debe aumentar el nº de horas de TG.

- Debe aumentar la duración de las TG a la semana.

Los valores arriba reflejados, son los valores medios del

conjunto de datos.

El impacto surtido con el proyecto resultó ser muy alto al analizar el número de aprobados por cada grupo:

- On-line aprobó el 60% - Presenciales aprobó el 50% - Sólo examen final aprobó un 30%.

Discusión

• La valoración del grupo on-line sobre la ayuda recibida con este tipo de tutorías es bastante alta, con unos contenidos bastante bien ajustados al tiempo asignado.

• Tanto el grupo on-line como el grupo presencial han coincidido en que la duración de las tutorías grupales ha sido poca, que una hora ha resultado escasa.

• El grupo on-line ha valorado muy positivamente la documentación subida a la plataforma Moodle, seguido del grupo presencial y un poco más bajo lo ha puntuado el grupo sólo

examen final.

• Muy alta valoración del grupo on-line sobre los sistemas virtuales empleados. Los grupos presencial y sólo examen final también coinciden es que es alta.

1305

• Altísima valoración en los tres grupos sobre la ayuda de subir a la plataforma Moodle los vídeos resúmenes de las tutorías grupales, de los enunciados y de las soluciones a los ejercicios prácticos propuestos.

• El tiempo de dedicación a la asignatura en horas semanales, resulta ser mayor en los grupos on-line y sólo examen final (≈ 8 h/sem), y baja un poco para el grupo presencial (5’6 h/sem).

• Los tres grupos consideran que el tiempo de dedicado a la asignatura es medio-bajo.

• El uso de los foros en el seguimiento de la asignatura ha sido muy alto en el grupo on-line, disminuyendo significativamente los grupos presencial y sólo examen final.

• El 100% de todos dos grupos coinciden en que consultan las notas obtenidas en los controles en la plataforma Moodle.

• La valoración global de la acción tutelar fue más alta en el grupo on-line (8’5 sobre 10) que en el presencial (7’5).

• Los resultados sobre mejorar el nivel de partida fueron prácticamente iguales en los grupos on-line y presencial (8’5-8’7), mientras que el grupo sólo examen final (6’7).

• La valoración sobre la ayuda recibida en tutorías individuales, es bastante alta en los grupos on-line y presencial (10 y 9’2) y baja a 7’5 en los del grupo sólo examen final.

• Los tres grupos coinciden en que debe de aumentarse el número de horas de tutorías grupales y su duración. Que una hora es poca dedicación.

Conclusiones

Con el presente proyecto de innovación educativa se ha conseguido, con respecto a años pasados:

• Facilidad del alumno de acceso a las tutorías. • Aumento en la tasa de eficiencia de la asignatura. • Bajada de la tasa de absentismo. • Alta valoración del alumnado en la creación un reposito de las tutorías grupales.

Agradecimientos

Este proyecto se financió a través dos fuentes de financiación: la primera, del Presupuesto destinado a Innovación Educativa que puso a disposición el Rectorado de la Universidad Politécnica de Madrid y la otra por el Departamento de Ciencia y Tecnología Aplicadas a la Ingeniería Técnica Agrícola (UPM).

Bibliografía

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2 Johnson, D.; Johnson, R. y Holubec, E. (1999). El aprendizaje cooperativo en el aula. Buenos Aires: Piadós. ISBN 950-12-2144-X.

http://e-ducativa.catedu.es/50009129/sitio/upload/Profesores._El_AC_en_el_aula._D._y_R._Johnson.pdf 3 Rodríguez, JL. “Aprendizaje colaborativo en entornos virtuales”. Anuario de psicología (2001) Vol. 32 nº 2

pag 63-75. Universidad de Barcelona. http://www.raco.cat/index.php/anuariopsicologia/article/viewFile/61669/88436

4 Webster, S. (2010). ” Instrumentos para la formación: Videoconferencias”. Cuadernos de documentación multimedia. Gabinete de Tele-Educación (GATE) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM).

http://pendientedemigracion.ucm.es/info/multidoc/multidoc/revista/cuad6-7/susan.htm

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Variabilidade morfológica de populações Ibéricas de Sanguisorba spp.

O. Póvoa1, N. Farinha1, E. Lopes1, J. P. Mendes1

1C3i, Escola Superior Agrária de Elvas Instituto Politécnico de Portalegre, 7300-110, Portalegre, Portugal;

opovoa@gmail.com

Resumo

As Sanguisorba spp. são plantas herbáceas vivazes relativamente comuns em Portugal e no SW da Península Ibérica em pastagens naturais, sítios sombrios e nos taludes de estradas e caminhos. O principal objectivo do presente estudo será avaliar a utilização destes taxa para inclusão em misturas para pastagens medicinais. O estudo baseou-se em 18 amostras de sementes (acessions) colhidas em 2009 e 2010 no Alentejo (Portugal) (n= 13) e na Extremadura espanhola (n=5). O campo de ensaio foi instalado na primavera de 2011 no INIA-Elvas e era constituído por 3 blocos casualizados, com sistema de rega gota a gota. Foram observadas 15 plantas de cada accession (5 plantas/repetição) e 13 descritores morfológicos (nº ramificações basais, nº ramificações do caule principal, n.º de nós do caule principal, data do início da floração, diâmetro da planta, largura da folha superior do caule, comprimento da folha superior do caule, altura, biomassa da planta, biomassa dos frutos, biomassa de sementes, biomassa de 1000 sementes e a capacidade germinativa. Foi feita uma análise estatística multivariada (análise de componentes principais - PCA e Análise aglomerativa - cluster analysis) com os descritores observados. Foi observada elevada variabilidade morfológica no campo de ensaios entre acessions e dentro das acessions. Foram obtidos 3 grupos de acessions: grupo 1 com plantas de frutos e sementes grandes e pesadas, com elevada capacidade germinativa, com plantas pouco ramificadas na base e altas, mas com menor biomassa por planta. Grupo 2 constituido por plantas prostradas, de folhas longas e muito ramificadas na base, com elevada biomassa e diâmetro e sementes com baixa capacidade germinativa. O grupo 3 é constituído por plantas muito variáveis, com características idênticas ao grupo 2, mas com capacidade germinativa superior, plantas menos ramificadas na base, mais baixas e com menores diâmetros. O estudo destes taxa deve ser completado com a realização de estudos para a sua caracterização agronómica.

Palavras-chave: Recursos-genéticos, Pastagens-medicinais, Alentejo.

Morphological variability from Iberian Sanguisorba spp. accessions

Abstract

Sanguisorba spp. are perennial herbaceous species relatively common in Portugal and SW Iberian Peninsula on natural pastures, shadow places and along roadsides. This study main goal is to access these taxa use for medicinal pastures mixtures. This study was based on 18 seed samples (accessions) collected during 2009 and 2010 in Portuguese Alentejo (13 acessions) and Spanish Extremadura (5 acessions). The field essay was installed in spring 2011 at INIA-Elvas, with drip irrigation system and was constituted by 3 randomized blocks. From each acession, observations were carried out for 15 plants (5 plants/block) and 13 morphological descriptors (n.º of basal branches, n.º of main stem branches, n.º of main stem nodes, beginning of flowering date, plant diameter, leaf width, leaf length, plant height, plant biomass, fruits weight, seed weight/plant, 1000 seeds weight and seed germination). A multivariate statistical analysis (Principal component analysis and Cluster Analysis) was done with the obtained data. High variably within and between accessions was observed in the essay field. 3 groups of accessions were obtained, group 1 had big and heavy seeds, with high germination and plants with low basal branching and higher. Group 2 had plants with high basal branching, prostrate, with high biomass production and plant diameter, but low seed germination; group 3 had plants identical to group 2, but smaller (in height and diameter) and intermediate seed germination rates. Further studies must be carried out for agronomic characterization of the species.

Keywords: Genetic-Resources, medicinal-pastures, Alentejo.

1307

Introdução

As Sanguisorba spp. são plantas herbáceas vivazes da família das rosáceas, relativamente comuns em Portugal e no SW da Península Ibérica em pastagens naturais, sítios sombrios e nos taludes de estradas e caminhos. No Alentejo existem várias espécies de Sanguisorba silvestres, nomeadamente a S. hybrida e a S. verrucosa.

Os principais objectivos da fitoterapia na produção animal, com a utilização de pastagens medicinais ou a inclusão destas plantas em forragens, passa pela redução de riscos de resistências na saúde animal, pela redução de resíduos nos produtos consumidos, na redução de resíduos químicos no ambiente e na redução de custos na produção animal. Concomitantemente, tratando-se de espécies silvestres autóctones, pretende-se também contribuir para a valorização económica de recursos genéticos regionais e para o desenvolvimento rural sustentável.

Existem alguns exemplos interessantes de uso de plantas em pastagens com efeitos terapêuticos nos animais, nomeadamente, no estudo de Kidane at al. (2010), borregos que pastorearam chicória (Cichorium intybus) (com cerca de 50% Chicória) apresentaram menores contagens de ovos do parasita (Teladorsagia circumcinta) nas fezes, menos larvas na pastagem e cresceram mais depressa do que os borregos que pastorearam numa mistura de Lolium perenne/Trifolium repens.

Relativamente à Sanguisorba spp., as referências existentes são sobretudo relativas à S. minor utilizada em Humanos. As utilizações medicinais desta espécie são relativamente extensas, tendo sido descrita actividade como protector gástrico e diurético (Gürbüz et al., 2005), anti-oxidante com efeito na doença de Alzheimer, para tratamento da diarreia e de problemas abdominais (Ferreira et al., 2006) ou como tendo actividade anti-HIV (Bedoya et al., 2001). Em etnobotânica veterinária, esta espécie foi citada como sendo utilizada para a promoção produção leiteira de bovinos (Viegi et al., 2003).

O valor nutritivo das Sanguisorba spp. em contexto de pastagem foi já avaliado, tendo sido considerada uma espécie interessante como ferramenta de aumento da biodiversidade nas pastagens, com valor nutritivo e oferecendo biomassa pastoreável, mesmo nos meses de Verão nas áreas semi-áridas da região mediterrânica (Viano et al., 1999; Arzani et al., 2006). Deste modo, o principal objectivo do presente estudo será avaliar a utilização desta espécie para inclusão em misturas para pastagens medicinais.

Material e métodos

O estudo baseou-se em 18 amostras de sementes (acessions) colhidas em Julho de 2009 e Julho de 2010 durante as missões de colheita de germoplasma do projeto Riteca; 5 das quais colhidas na região da Extremadura espanhola e 13 no Alentejo (Portugal) (Tabela 1). As plantas deste espécie apresentam elevado polimorfismo, pelo que foi necessário à posteriori proceder à identificação das amostras colhidas em relação à espécie de Sanguisorba spp., tendo sido todas identificadas como Sanguisorba verrucosa.

As acessions foram semeadas a 8 de Novembro de 2011 em contentores alveolares (3x3 cm) de plástico cheios com uma mistura comercial de substrato e areia (50%/50%); a humidade do substrato para indução da germinação e manutenção das plântulas foi mantida através de um sistema de rega automático de aspersão até as plantas atingiram uma dimensão suficiente para serem transplantadas para o campo de ensaio. A transplantação das plantas foi manual e a baixa profundidade, devido ao seu reduzido tamanho. O campo de ensaio foi instalado a 5 de Abril de 2011 no INIA-Elvas e era constituído por 3 blocos casualizados, cada com 7 plantas por acession. O controlo de infestantes foi efectuado com a utilização de uma tela anti-germinante, tendo sido utilizado um sistema de rega gota a gota, cujo débito variou de acordo com as necessidades hídricas baseado na tina evaporimétrica classe A. Efectuaram-se mondas manuais nas linhas sempre que as infestantes estavam num estado de desenvolvimento avançado, de modo a não prejudicar o bom desenvolvimento das plantas. Nas entrelinhas e nos arruamentos, as infestantes foram eliminadas sempre que necessário recorrendo a mondas mecânicas e à aplicação de um herbicida de contacto (glifosato) com um aplicador com campânula.

No campo de ensaio foram observadas 15 plantas de cada accession (5 plantas/repetição) e 11 descritores morfológicos (nº ramificações basais (RamBa), nº ramificações do caule principal (RamCau), n.º de nós do

1308

caule principal (Nós), data do início da floração (dFlor), diâmetro da planta (Diam), largura da folha superior do caule (LargFoS), comprimento da folha superior do caule (CompFoS), altura (Altura), biomassa da planta (Biomas), biomassa dos frutos por planta (BiomFru) e biomassa de sementes por planta (BiomSem). O início da floração foi contabilizado relativamente à data de sementeira.

No laboratório de biologia vegetal da ESAE foram ainda determinados a biomassa de 1000 sementes (1000s) e a capacidade germinativa (%Germ). A biomassa de 1000 sementes foi obtida considerando a média de 8 amostras com 50 sementes por cada acession. A capacidade germinativa das acessions foi determinada com base nas condições recomendadas pela ISTA (2012), tendo-se efectuado um ensaio de germinação iniciado a 12 de Dezembro de 2011 com as sementes originárias dos locais de colheita, utilizando 4 repetições de 50 sementes e incubadas a 20ºC e 12 horas de fotoperiodo num fitoclima com controlo de temperatura e iluminação. Os resultados de germinação foram obtidos após 30 dias de observações. Os descritores morfológicos referem-se ao 1.º ano de instalação desta espécie, observados no ciclo vegetativo de 2011/2012.

O programa Excel foi utilizado para registo de dados e obtenção de médias e desvios padrões e para a construção da matriz de dados com 18 acessions e 13 descritores morfológicos. Esta matriz de dados foi submetida a análise estatística multivariada utilizando o programa STATISTICA (Statsoft, 2007), seguindo uma metodologia idêntica a Póvoa et al. (2006). A análise aglomerativa (cluster analysis) foi utilizada para obter os grupos de acessions, tendo-se posteriormente efectuado a análise de componentes principais (PCA) para obter as características mais importantes para descrever os grupos previamente obtidos.

Tabela 1 – Local de origem das acessions de Sanguisorba verrucosa colhidas nas regiões do Alentejo (Portugal) e da

Extremadura – Espanha em Julho de 2009 e 2010 nas missões de colheita do Projeto Riteca.

Acession Concelho Local Região

SV1 Vila Viçosa Vila Viçosa-Pedreira Alentejo

SV2 Albuquerque Rivera Albarraque Extremadura - Espanha

SV3 Évora Alcáçovas Alentejo

SV4 Arronches Hortas de Cima Alentejo

SV5 Arronches Perna Chã Alentejo

SV6 Portalegre Mosteiros Alentejo

SV7 Cedilho Cedillo Extremadura - Espanha

SV8 Évora S. Sebastião da Giesteira Alentejo

SV9 Alcácer Torrão Alentejo

SV10 Nisa Monte Pardo Alentejo

SV11 Ferreira do Alentejo Barragem de Odivelas Alentejo

SV12 Odemira Sabóia Alentejo

SV13 Ferreira do Alentejo Ferreira do Alentejo Alentejo

SV14 Odemira Monte Sobreiro Alentejo

SV15 Moray Moray Extremadura - Espanha

SV16 Santiago do Cacém Roncão Alentejo SV17 Trujillo Almoroz - barragem Extremadura - Espanha

SV18 Aliseda Monte Juan el Viejo Extremadura - Espanha

Resultados e discussão

A Tabela 2 apresenta a matriz de dados de 18 acessions e dos 13 descritores morfológicos de Sanguisorba

verrucosa submetida a análise multivariada aglomerativa (Cluster analysis) e análise de componentes principais (PCA). A figura 1 apresenta o resultado da análise aglomerativa, tendo sido obtidos 3 grupos de acessions. O primeiro grupo era constituído por 6 acessions: SV13 e Ferreira do Alentejo, SV7 de Cedilho

1309

Espanha; SV6 de Portalegre, Mosteiros; SV11 da Barragem de Odivelas, SV9 do Torrão e SV3 de Alcáçovas. O grupo 2 era constituido por 2 acessions: SV4 de Arronches- Hortas Cima e SV12 de Odemira, Saboia. O grupo 3 era constituído pelas 10 acessions remanescentes.

Tabela 2 – Matriz de dados de 18 acessions e 13 descritores morfológicos* de Sanguisorba verrucosa submetida a

análise multivariada aglomerativa (Cluster analysis) e análise de componentes principais (PCA). Médias de 15 plantas

por acesso com excepção da capacidade germinativa (4 repetições) e da biomassa de 1000 sementes (8 repetições).

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10

00

s

SV1 4,5 5,8 205,3 28,4 2,0 1,3 6,2 15,5 5,4 0,5 0,8 47,0 3,7

SV2 4,8 8,3 205,5 27,4 2,3 1,4 7,1 14,1 3,2 0,1 0,1 34,5 3,8

SV3 3,0 6,3 209,6 27,3 2,1 1,2 6,5 17,2 3,6 0,2 0,5 63,5 4,2

SV4 7,5 6,3 203,4 33,2 2,6 1,4 6,3 17,7 4,5 0,1 0,3 16,5 2,9

SV5 9,6 6,4 203,7 26,5 2,8 1,3 6,3 13,7 5,0 0,1 0,1 29,5 2,1

SV6 5,5 7,1 201,5 22,5 1,9 1,1 6,7 14,4 3,0 0,0 0,1 71,5 3,8

SV7 3,9 7,5 208,7 21,6 2,7 1,5 6,0 18,7 2,0 0,0 0,1 70,5 3,8

SV8 4,5 8,5 208,4 18,8 2,4 1,3 6,0 13,2 4,1 0,1 0,2 49,0 5,8

SV9 3,5 6,1 209,9 26,1 2,5 1,5 7,4 13,7 2,6 0,3 0,5 66,0 6,4

SV10 6,7 6,1 204,6 24,4 2,1 1,2 6,6 15,4 3,2 0,1 0,2 41,5 0,9

SV11 4,3 8,1 201,5 29,3 2,1 1,1 5,8 15,0 2,4 0,2 0,2 62,5 3,2

SV12 3,6 7,6 213,9 19,4 2,5 1,3 6,9 11,8 2,0 0,1 0,2 18,5 4,2

SV13 3,3 5,3 217,9 26,5 2,5 1,8 7,7 18,8 2,0 0,4 0,4 71,0 13,8

SV14 5,4 6,5 203,5 22,4 2,2 1,4 7,8 16,3 2,2 0,0 0,0 54,0 4,2

SV15 6,3 4,9 208,1 19,1 2,3 1,5 5,4 15,0 2,9 0,3 0,5 44,5 4,0 SV16 6,0 4,8 208,8 21,3 2,0 1,0 6,5 10,3 2,6 0,1 0,2 42,0 1,9

SV17 3,9 7,0 206,4 22,6 2,1 1,3 6,6 15,7 1,6 0,1 0,1 33,5 2,5 SV18 3,9 4,8 211,7 17,6 2,5 1,3 5,1 10,7 1,7 0,1 0,1 41,0 4,1

Média 5,0 6,5 207,3 24,1 2,3 1,3 6,5 14,8 3,0 0,2 0,3 47,6 4,2

Erro Padrão 0,44 0,30 1,12 1,09 0,07 0,05 0,19 0,63 0,29 0,03 0,05 4,49 0,70 *Acrónimos dos descritores morfológicos: nº ramificações basais (RamBa), nº ramificações do caule principal (RamCau), n.º de nós do caule principal (Nós), data do início da floração (dFlor), diâmetro da planta (Diam), largura da folha superior do caule (LargFoS), comprimento da folha superior do caule (CompFoS), altura (Altura), biomassa da planta (Biomas), biomassa dos frutos (BiomFru) e biomassa de sementes (BiomSem); biomassa de 1000 sementes (1000s) e capacidade germinativa (%Germ). Na figura 2, à esquerda, está representada a projecção das acessions na análise de componentes principais, enquanto que na figura 2, à direita, está representada a projecção dos descritores morfológicos. A sobreposição mental da projecção das acessions com a projecção dos descritores morfológicos considerados permite uma melhor percepção das coordenadas das accessions em função das variáveis com maior contribuição para a sua posição. A contribuição de cada uma das variáveis para a definição dos eixos é dada pelo comprimento do respectivo vector. A primeira componente principal apenas explica 29,5 da variância observada e as 3 componentes principais apenas justificam 64% da variância, o que pode ser explicado pela elevada variabilidade morfológica entre e dentro das acessions pelo facto de se tratar de uma espécie silvestre sem nenhuma pré-selecção previa de fenótipos. Deste modo, as variáveis mais importantes para a definição do 1º

1310

eixo foram a biomasa das sementes e sua capacidade germinativa, a ramificação basal e a ramificação do caule principal.

Figura 1 - Fenograma resultante da aplicação do método UPGMA à matriz normalizada dos 13 descritores e 18 accessions de Sanguisorba verrucosa submetidos à análise aglomerativa. A linha vertical assinala o nível a que foi feita a partição para os 3 grupos considerados.

Figura 2 – Esquerda: Projecção das 18 accessions de Sanguisorba verrucosa no plano definido pelos eixos 1 e 2. As acessions do grupo 1 estão assinaladas a vermelho; as do grupo 2 a azul e as do grupo 3 a preto. Direita: Projecção dos 13 descritores morfológicos de Sanguisorba verrucosa no plano definido pelos eixos 1 e 2 Acrónimos dos descritores morfológicos: nº ramificações basais (RamBa), nº ramificações do caule principal (RamCau), n.º de nós do caule principal (Nós), data do início da floração (dFlor), diâmetro da planta (Diam), largura da folha superior do caule (LargFoS), comprimento da folha superior do caule (CompFoS), altura (Altura), biomassa da planta (Biomas), biomassa dos frutos (BiomFru) e biomassa de sementes (BiomSem); biomassa de 1000 sementes (1000s) e capacidade germinativa (%Germ).

O grupo 1, constituído pelas acessions SV13 de Ferreira do Alentejo, SV7 de Cedilho Espanha; SV6 de Portalegre, Mosteiros; SV11 da Barragem de Odivelas, SV9 do Torrão e SV3 das Alcáçovas é caracterizado por ter frutos e sementes grandes e pesadas, com elevada capacidade germinativa, com plantas pouco ramificadas na base e altas, mas com menor biomassa por planta (sobretudo as SV3, SV9, SV13). A SV13 (Ferreira do Alentejo) destaca-se marcadamente das restantes acessions tanto na projecção do eixos 1 e 2 como na projecção dos eixos 1 e 3; no campo de ensaio esta acession apresentava grande uniformidade morfológica nas plantas observadas. O grupo 2, constituído pelas acessiopns SV4 de Arronches, Hortas Cima e SV12 de Odemira, Saboia é constituido por plantas prostradas, de folhas longas e muito ramificadas na base, com elevada biomassa e diâmetro e sementes com baixa capacidade germinativa. O grupo 3, constituído pelas restantes 10 acessions (SV5, SV17, SV2, SV14, SV18, SV16, SV15, SV8, SV10, SV1) é constituído por

1311

plantas muito variáveis, com características idênticas ao grupo 2, mas com com capacidade germinativa superior, menos ramificadas na base, mais baixas e com menores diâmetros.

Nos trabalhos desenvolvidos por Póvoa et al. (2006) com Mentha spp. silvestres originárias do Alentejo obteve-se um maior número de grupos de acessions na análise multivariada; no entanto estes resultados são preliminares e referem-se ao ano de instalação desta espécie vivaz, pelo que devem ser confirmados com pelo menos mais um ano adicional de observações.

Conclusões

Foi observada elevada variabilidade morfológica em todos os descritores morfológicos observados no ensaio de campo, quer entre acessions, quer dentro das acessions. Foram obtidos 3 grupos de acessions: grupo 1 com plantas de frutos e sementes grandes e pesadas, com elevada capacidade germinativa, com plantas pouco ramificadas na base e altas, mas com menor biomassa por planta. Grupo 2 constituido por plantas prostradas, de folhas longas e muito ramificadas na base, com elevada biomassa e diâmetro e sementes com baixa capacidade germinativa. O grupo 3 é constituído por plantas muito variáveis, com características idênticas ao grupo 2, mas com capacidade germinativa superior, plantas menos ramificadas na base, mais baixas e com menores diâmetros.

Estes resultados revelaram-se muito úteis para a percepção da variabilidade morfológica da espécie nas regiões do Alentejo e Extremadura Espanhola e para a continuação dos trabalhos de selecção. Uma vez que esta espécie é silvestre, não tendo sido submetida a nenhum trabalho de pré-selecção ou melhoramento vegetal, para a continuação dos trabalhos de selecção com esta espécie será necessário eliminar da análise as plantas ‘fora de tipo’. No entanto, existem algumas acessions relativamente uniformes como a SV13 originaria de Ferreira do Alentejo.

Uma vez que se trata de uma espécie vivaz, a observação destes descritores deve repetir-se em 2 anos consecutivos para aferir estes resultados preliminares. O estudo também deverá ser complementado com a realização de estudos depara de caracterização agronómica com o objectivo da sua utilização em pastagens medicinais.

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1312

Avaliação cinética de polpação alcalina do bagaço do pedúnculo de caju (Anacardium occidentale, L.) visando a produção de bioetanol

Da Silva, M. E.1, Araújo, G.T.2 , Martins, J. J. A.3, Rocha, A. P. T.2

1Aluno (doutorado) – Universidade Federal de Campina Grande, Departamento de Pós-graduação em

Engenharia Química e-mail: maocirmes@hotmail.com 2Aluno (graduação) – Universidade Federal de Campina Grande, Departamento de Graduação em Engenharia

Agrícola e-mail: jaco-m@hotmail.com 3 Professores – Universidade Federal de Campina Grande, Departamento de Engenharia Química e

Departamento de Engenharia Agrícola e-mail: gilmartrindade@deq.ufcg.edu.br e ana_trindade@yahoo.com.br Resumo

O cajueiro pertence à família Anacardiaceae, é encontrado em diversos ecossistemas no Brasil. No Nordeste brasileiro a agroindústria do caju gera anualmente, um volume grande de resíduos conhecidos popularmente como bagaço de caju que, em geral, é reaproveitado para enriquecimento de ração animal ou descartado por falta de incentivo para o seu reaproveitamento. Esse bagaço, por ser um material lignocelulósico, pode ser usado para a produção de bioetanol de segunda geração, porém devido o seu elevado teor de lignina, é necessário que seja feito um tratamento de deslignificação com soluções aquosas de hidróxido de sódio. Logo torna-se necessário uma avaliação cinética do processo em diferentes temperaturas e tempos. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influencia das diferentes variações de tempo e temperatura nas polpações alcalinas do bagaço do pedúnculo de caju sobre os parâmetros cinéticos, como constante de velocidade de deslignificação e energias de ativação envolvidas no processo em função do rendimento de polpa celulósica, do teor de lignina e da extensão de deslignificação. No estudo cinético de pseudo primeira ordem para a deslignificação observou-se que, para todas as temperaturas, a fase inicial de deslignificação foi sobreposta pela fase principal. Na isoterma 100°C, só foi verificada uma fase cinética e nas temperaturas de 120, 130, 140, 150 e 160°C duas fases: a principal e a residual. Os valores encontrados para a energia de ativação foram 56,89 e 43,39 kJ/mol para a fase principal e para a fase residual, respectivamente, mostrando que o processo de deslignificação do resíduo da polpa do caju necessita de baixa energia, diferente de outras biomassas vegetais.

Palavras chave: Cinética de deslignificação, deslignificação alcalina, polpa celulósica de resíduo de caju.

Kinetic evaluation of bagasse alkaline pulping of cashew stalk (anacardium occidentale,

l.) aiming at the production of bioethanol

Abstract

The cashew tree belongs to the family Anacardiaceae, is found in diverse ecosystems in Brazil. In the Northeast Brazilian agribusiness cashew annually generates a large volume of waste popularly known as cashew bagasse that, in general, is reused to enrich animal feed or discarded for lack of incentive for its reuse. This residue, as a lignocellulosic material may be used for the production of bioethanol second generation, but because of its high lignin content, it is necessary that a first delignification treatment with sodium hydroxide solution. Becomes necessary to evaluate the kinetics of the process at different temperatures and times. This study aimed to evaluate the influence of different variations of time and temperature in alkaline pulping of cashew bagasse on the kinetic parameters with rate constant of delignification and activation energies involved in process on the pulp yield, lignin content and extent of delignification. Kinetic study of pseudo first order delignification was observed that for all temperatures, the initial phase of delignification has been overwritten by the main phase. At isotherm 100°C, only one kinetics phase was observed, but for temperatures of 120, 130, 140, 150 and 160 ° C, two phases: primary and residual. The values obtained for the activation energy were 56.89 and 43.39 kJ / mol, respectively for the main phase and the residual phase, showing that the delignification process of cashew pulp residue needs low energy, different of the others vegetables biomass .

1313

Key words: Kinetics of delignification, alkaline pulping, waste cashew pulp.

Introducão

O cajueiro pertence à família Anacardiaceae, havendo mais de 21 espécies relacionadas no gênero Anacardium, todas de ocorrência tipicamente tropical. O Anacardium occidentale L. é a única espécie cultivada e a de maior dispersão. É encontrada em diversos agroecossistemas brasileiros, embora se concentre principalmente nas zonas costeiras do Nordeste, como parte da vegetação de praias, dunas e nas formações de restinga. Acredita-se que o cajueiro seja uma planta nativa do Brasil ou pelo menos do Norte da América do Sul, tendo como centro de origem mais provável o litoral nordeste do Brasil (LIMA, S. E., et al., 2007). No Nordeste brasileiro a agroindústria do caju produz anualmente, em torno de 200 mil toneladas de amêndoas e 2 milhões de toneladas de pedúnculo (Oliveira & Andrade 2011). A utilização industrial de pedúnculo de caju é direcionada principalmente para o mercado interno com a produção de sucos e doces. Estas indústrias geram resíduos conhecidos popularmente como bagaço de caju que, em geral, são reaproveitados para enriquecimento da ração animal ou descartados por falta de incentivo para o seu reaproveitamento.

O bagaço de caju é um material composto basicamente de celulose, hemicelulose e lignina. Para que esse material possa ser utilizado na produção de etanol hidratado é necessário que seja feito um tratamento de deslignificação, visando a remoção da lignina com soluções aquosas de hidróxido de sódio. Por isso faz-se necessário uma avaliação cinética do rendimento de polpa e da extensão da deslignificação.

O termo polpação alcalina inclui todos os métodos de produção de pasta celulósica, nos quais os vegetais contendo fibras de celulose são tratados com soluções alcalinas aquosas. No processo soda, o principal reagente é o hidróxido de sódio. O presente trabalho teve como objetivo avaliar diferentes variações de tempo e temperatura nas polpações alcalinas do bagaço do pedúnculo de caju, na proporção reagente /bagaço (na ordem de 20/1), tendo como objetivo estudar o melhor ponto da cinética em função do rendimento de polpa celulósica, do teor de lignina e da extensão de deslignificação.

Materiais e Método

A matéria-prima empregada foi o resíduo (polpa) do pedúnculo de caju “in natura” cedido pela Indústria de Produção de Polpa de Frutas (DANFRUT), situada no Nordeste do Brasil. O resíduo foi estocado em sacos de polietileno e acondicionado a -18 °C, para posterior uso. As reações de polpação/deslignificação foram realizadas em um sistema formado por reatores tubulares de aço inoxidável 316 L com capacidade individual de 160 mL, com tampas roscáveis em uma das extremidades e imersos em banho de óleo com controle de aquecimento, usando como licor branco uma solução de NaOH (1%). As deslignificações, em cada isoterma, foram realizadas em tempos variados. As temperaturas de operação foram 100, 120, 130, 140, 150 e 160 °C e os tempos de 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140 e 160 min, escolhidas através de informações da literatura para outros materiais lignocelulósicos (VASCONCELOS et al., 2009; ARAUJO, 1996). Após atingir os tempos pré-estabelecidos, os reatores foram retirados do banho de óleo e rapidamente resfriados. O conteúdo foi filtrado num sistema a vácuo e a polpa resultante, seca em estufa, foi submetida à determinação do teor de lignina residual total. O teor de lignina residual total foi determinado pela soma do teor de lignina insolúvel com o teor de lignina solúvel. O teor de lignina Klason insolúvel foi determinado seguindo a norma TAPPI T 222-om-98 (Equação 1).

Ma

MrLg .100(%) = Equação (1)

onde:

Lg - Teor de lignina (%);

Mr - Massa residual de lignina (g);

Ma - Massa da amostra (g).

A concentração de lignina solúvel seguiu o método Lignina Klason Solúvel (GOLDSCHMID, 1971, citado por ARAUJO, 2000, p.36), onde o filtrado da hidrólise ácida foi analisado através de espectroscopia na região UV/VIS. A concentração de lignina solúvel, em gramas por litro, foi calculada pela equação 2:

1314

300

)()(53,4).( 2802151 AA

LgLs−

=− Equação (2)

onde:

Ls - Teor de lignina soluvel (g.L-1

);

A215 - Absorbância a 215nm;

A280 - Absorbância a 280nm.

Resultados e Discussão

A composição química do resíduo do pedúnculo de caju (Tabela 1) quando comparado com dados encontrados na literatura para o mesmo material, contém um teor elevado de lignina o que limita seu uso pós-hidrólise ácida como fonte de açúcar fermentável para produção de bioetanol, pois a lignina atua como inibidor do processo fermentativo por ser uma estrutura polifenólica. Assim, tornou-se necessário o estudo do comportamento cinético de deslignificação para promover uma máxima redução desse conteúdo de lignina, com a máxima preservação dos polissacarídeos presentes na biomassa.

Tabela 1 – Composição química do resíduo de caju e comparação com dados da literatura, utilizando o mesmo material.

Determinações Resultados experimentais Resultados da literatura

Celulose (%) 22,0 22,50 – 24,30

polioses (%) 20,0 18,50 – 20,27

Lignina (%) 38,0 22,50 – 35,50

Extrativos (%) 12,0 -

Cinzas (%) 1,0 1,42 – 1,78

Umidade (%) 7,0 6,52 – 10,20

Cinética de deslignificação da Polpa de Cajú

A variação percentual de lignina residual na polpa, no processo de deslignificação soda, para cada isoterma, é mostrada sob a forma gráfica na figura 1. Considerou-se como 100% de lignina o teor presente na biomassa original, ou seja, 38% do conteúdo da biomassa submetida ao processo de deslignificação.

1315

0 30 60 90 120 150 180

20

40

60

80

100 100oC

120oC

130oC

140oC

150oC

160oC

Lig

nin

a R

esid

ua

l (%

)

Temperatura (oC)

Figura 1. Variação do teor de lignina residual em função do tempo de polpação soda para o bagaço de caju.

Analisando os dados obtidos na Figura 1, observa-se que o teor de lignina residual variou de aproximadamente 92% para um tempo de polpação de 20 min na isoterma de 100ºC, para aproximadamente 18% para um tempo de polpação de 80 min na isoterma de 160ºC. Observa-se a influencia da temperatura de sobre a deslignificação da polpa do caju. Se for considerado o tempo de aproximadamente 120 min em todas as isotermas, o decaimento da massa residual da lignina na polpa é bastante significativo para uma variação de 10°C. No entanto, entre 120 e 130°C este decaimento atinge um nível de percentual próximo ao residual. Devido as características do material a fase inicial, que se caracteriza pela difusão do licor no interior da biomassa e solubilização de compostos de menor massa molar, foi totalmente incorporada pela fase principal do processo, essa fase.

Observa-se ainda que nas temperaturas acima de 140oC, para tempos superiores a 80 min, ocorre uma tendência de aumento do teor de lignina residual, possivelmente por condensação, indicando que a partir deste ponto a lignina residual, não poderá ser mais removida pelo processo de polpação sem uma degradação mais significativa dos polissacarídeos presentes na biomassa.

Parâmetros Cinéticos da deslignificação da Polpa de Cajú

No estudo cinético de pseudo primeira ordem para a deslignificação soda da polpa do caju (Figura 2) observou-se que, para todas as temperaturas, a fase inicial de deslignificação foi sobreposta pela fase principal. Na isoterma 100°C, só foi verificada uma fase cinética, a fase principal, dentro da faixa de tempo estudada. Nas temperaturas de 120, 130, 140, 150 e 160°C observaram-se duas fases: a principal e a residual. Os valores das constantes de velocidades do processo são mostrados na Tabela 2.

1316

0 30 60 90 120 150

2,8

3,0

3,2

3,4

3,6

3,8

4,0

4,2

4,4

4,6

4,8

100oC

120oC

130oC

140oC

150oC

160oC

Ln

Lig

nin

a R

esid

ua

l

Tempo (min)

Figura 2. Comportamento cinético de pseudo primeira ordem do processo de deslignificação soda para o resíduo do pedúnculo de caju.

Tabela 2. Constantes de velocidade do processo de deslignificação soda para o bagaço de caju.

Constante de velocidade de deslignificação linear

T (oC) kp (1.10-3 min) kr (1.10-3 min)

100 3,79 -

120 12,67 3,68

130 16,51 5,82

140 22,73 8,19

150 34,67 10,5

160 12,59

A energia de ativação foi determinada para as duas fases, através da equação de Arrhenius (Figura 3) pela determinação da inclinação da curva no gráfico do inverso da temperatura absoluta com o logaritmo natural das constantes de velocidade. Os valores encontrados para a energia de ativação, foram de 56,89 e 43,39 kJ/mol para a fase principal e para a fase residual, respectivamente, mostrando que o processo de deslignificação do resíduo da polpa do caju necessita de baixa energia, diferente de biomassas como fibras vegetais e madeira que necessitam de valores de energia de ativação de praticamente o dobro dos valores encontrados para solubilização e clivagem das ligações presentes na lignina, principalmente as ligações �-O-4 e �-O-4.

1317

2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8

-6,0

-5,5

-5,0

-4,5

-4,0

-3,5

-3,0

-2,5

ln k

linea

r

T-1(10

-3)(K

-1)

Equation y = a + b*x

Adj. R-Square 0,98525 0,97042

Value Standard Error

lnKp Intercept 12,85341 0,92307

lnKp Slope -6842,27758 373,85688

lnTKr Intercept 7,74791 1,10032

lnTKr Slope -5218,31592 453,79861

Figura 3. Energias de ativação de Arrhenius para as fase principal e residual do processo

Conclusões

O estudo cinético de polpação alcalina do bagaço de caju mostrou a viabilidade energética da retirada da lignina visando o uso da biomassa para produção de bioetanol, por fermentação após hidrólise ácida da biomassa, pois os valores da energia de ativação foram de 56,89 e 43,39 kJ/mol para a fase principal e para a fase residual, respectivamente, mostrando a necessidade de pouca energia para clivagem principalmente das ligações �-O-4 e �-O-4 e solubilização dos fragmentos de lignina gerado.

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1318

Determinación de un método simplificado para el diseño de anillos de viento en silos metálicos

C. Navarro1, E. Gallego2, J. M. Fuentes2, F. Ayuga2

1Universidad Politécnica de Madrid. ETSI Agrónomos. Ciudad Universitaria s/n 28040 Madrid. c.nlopez@alumnos.upm.es, francisco.ayuga@upm.es

2BIPREE research group, Universidad Politécnica de Madrid.

Resumen

Desde hace siglos se han construido silos para almacenaje de granos, pero hasta mediados del siglo XIX no se construyeron con fines comerciales. Desde entonces, su uso se ha hecho más extensivo, siendo de gran importancia para el funcionamiento de muchas industrias agrarias. Las ventajas constructivas y sus costes relativamente bajos, han convertido a los silos metálicos en una importante alternativa dentro del campo del almacenaje de materiales granulares. Los silos metálicos más económicos son los de forma circular pero en su diseño han de tenerse en cuenta las presiones no uniformes debidas a cargas de viento. Las cargas de viento representan un importante peligro de pandeo para estas estructuras cuando están vacías o parcialmente llenas. La solución que se emplea para evitar este riesgo es dotar a la estructura de los rigidizadores conocidos como anillos de viento. Estos elementos se montan en la estructura cuando las presiones de viento no pueden ser soportadas solamente por el conjunto de la chapa y los montantes. No existe un procedimiento normalizado para la distribución de los anillos de viento en el cuerpo de los silos, por lo que para calcular la carga crítica de pandeo, como paso previo para determinar la necesidad de los anillos de viento, se emplean normalmente teorías simplificadas como la basada en el cálculo de carga crítica de pandeo para chapas sometidas a presión uniforme externa conforme a la fórmula de Von Mises. Partiendo de estos trabajos anteriores, se presenta en esta comunicación un método general y sencillo para determinar si los anillos de viento son necesarios, su número y su distribución más efectiva en el cuerpo del silo, sin necesidad de realizar cálculos más exhaustivos con métodos numéricos.

Palabras clave: Silos de acero, pandeo local, Rigidizadores.

Development of an optimal method for designing windrings in steel silos Abstract

For centuries, silos have been built for grain storage, but not until nineteenth century they were built for commercial purposes. Since then, its use has become more extensive, being of great importance for many agricultural and food industries. The structural advantages and relatively low costs have made steel silos an important alternative for the granular material storage. Circular shape steel silos are among the most economical, but its design must take into account non-uniform pressures due to wind loads. Wind loads mean an important danger of buckling for empty or only partially filled silos. To avoid this risk, the silo is provided with stiffeners, known as windrings. These rings are built in the silo when wind loads cannot be supported by both, shell and vertical stiffeners. There is not a standard procedure for windrings distribution in the body of silos, so to calculate critical buckling load (first step before determining the need of windrings) simplified theories are usually used, such as the one supported on the critical buckling load for shells carrying external uniform pressure according to the formula of Von Mises. Taking into account these previous works, in this paper a general and simple method to determine whether windrings are necessary, their number and their more effective distribution in the body of the silo is presented, without more extensive numerical calculations.

Key words: Steel silos, local buckling, stiffeners.

Introducción

Desde hace siglos se emplean los silos como solución constructiva para el almacenamiento de granos. Sin embargo, no es hasta el siglo XIX cuando se empiezan a construir comercialmente, no solo para el almacenaje de granos, sino para el cualquier tipo de material granular (Safarian and Harris,

1319

1985). De esta manera, por ejemplo, el almacenaje de materiales granulares es esencial para la agricultura, la minería, el procesado de minerales, la industria farmacéutica y las cementeras (Safarian and Harris, 1985). Esta gran cantidad de industrias en las que se emplean materiales granulares es el motivo por el cual, los silos se han popularizado como almacenes intermedios de los procesos de fabricación (Rotter, 2001, Vidal et al. 2006). Los silos de mediana y pequeña capacidad suelen ser metálicos, de chapas lisas o corrugadas, de hierro galvanizado o aluminio y normalmente fabricados en serie. Las ventajas de estos silos metálicos vienen dadas por su facilidad de montado y desmontado y por su ligereza, que motiva el que los costes de cimentación sean muy bajos (Ayuga, 2008; Gallego et al. 2011). El primer y quizá más importante paso a la hora de dimensionar silos metálicos, es la determinación de la magnitud y distribución de las presiones inducidas por los materiales granulares (Ayuga et al. 2001, González-Montellano et al, 2009). Sin embargo, también revisten especial importancia las cargas de viento cuando estos están vacios o parcialmente llenos, ya que representan un importante problema de pandeo (Chen and Rotter, 2012). La solución que se emplea para evitar este riesgo es dotar a la estructura de los rigidizadores conocidos como anillos de viento. Estos elementos se montan en la estructura cuando las presiones de viento no pueden ser soportadas solamente por el conjunto de la chapa y los montantes. Se pretende obtener un método general y sencillo que permita determinar la necesidad de anillos de viento en silos aislados, su número y su distribución más efectiva en el cuerpo del silo, sin necesidad de realizar cálculos más exhaustivos con métodos numéricos.

Métodos

Para la determinación de los efectos de viento sobre los silos se aplica el Eurocódigo 1: Acciones en estructuras. Parte 1-4: Acciones generales. Acciones de viento (EN 1991-1-4:2007). Así mismo hay que tener en consideración las recomendaciones que también hace el Eurocode 3 – Design of steel structures – Part 4-1: Silos (EN 1993-4-1:2007). Hay que tener en cuenta que la norma europea EN 1991-1-4:2007 proporciona indicaciones para la determinación de las acciones naturales del viento para el diseño estructural en las obras de edificación e ingeniería civil en cada una de las áreas cargadas, incluyendo tanto la estructura completa como partes de ella o elementos unidos a ella. En el punto 5.3 del EN 1991-1-4 se determina que las fuerzas de viento para una estructura completa o un componente estructural se calculan a partir de los coeficientes de fuerza o de las presiones sobre las superficies.

Presiones sobre las superficies

Aplicando el Eurocódigo EN 1991-1-4 para calcular la fuerza de viento a partir de las presiones sobre las superficies, es necesario realizar una suma vectorial de las fuerzas exteriores, las fuerzas interiores y las fuerzas de fricción. Sin embargo, al ser los silos estructuras cerradas no se producen fuerzas interiores por el efecto del viento, por lo que este elemento se puede despreciar. Igualmente, y tal y como se indica en el propio Eurocódigo, en su punto 5.3 (4), se pueden despreciar los efectos de la fricción del viento sobre la superficie cuando el área total de todas las superficies paralelas a la dirección del viento es menor o igual a cuatro veces el área total de las superficies exteriores perpendiculares al viento. En consecuencia, al no cumplir los silos la condición anterior, las únicas fuerzas relevantes en el cálculo de la fuerza del viento son las exteriores. La presión del viento en estructuras (we) depende de la presión correspondiente a la velocidad de pico y del coeficiente de presión externa. Este coeficiente de presión externa, tal y como se indica en el EN 1991-1-4, depende del número de Reynolds. La distribución de la presión en cilindros circulares para distintos rangos del número de Reynolds y sin efecto de cola, se muestra en la siguiente figura:

1320

Figura 1. Distribución de la presión en cilindros circulares.

Sin embargo, para el caso de un silo aislado, además del número de Reynolds del flujo de viento, también influyen otros factores, como la rugosidad de las paredes, la altura y el diámetro del cilindro, la posición del cilindro con relación al nivel del suelo, las condiciones del terreno adyacente, la forma del techo y el tamaño de las aberturas del techo (Greiner in Brown, 1998).

En el anexo C del Eurocode 3 – Design of steel structures – Part 4-1: Silos (EN 1993-4-1:2007) se adopta la siguiente ecuación:

$� % &'�*+ - '�./ ��23 � - 4'�56 - '�'+ ��2

3 �7 89:; - 4.�'+ & '�5' ��23 �7 89:5; -

4'�</ & '�'* ��23 �7 89:<; & 4'�.+ & '�'* ��2

3 �7 89:+; (1)

válida para cilindros aislados con techo cerrado y que determina la variación circunferencial de la presión del viento teniendo en cuenta el efecto del ratio de aspecto de la estructura. Esta presión del viento se supone invariable en toda la altura del silo (Chen and Rotter, 2012). En el propio EN 1993-4-1 se especifica el significado de los factores intervinientes en la ecuación, determinándose que dc es el diámetro del silo y L es la altura del cuerpo del silo, incluidos los apoyos si es un silo con tolva.

Figura 2. Variación de la presión del viento alrededor de la semicircunferencia de un silo aislado.

Hay que tener en cuenta que la peor disposición geométrica del silo es aquella en la que consideramos el viento incidiendo en el punto medio entre dos refuerzos verticales en la zona de presión puesto que, el pandeo ocurre en una región situada a media altura del silo en la zona de presión (Greiner and Guggenberger in Teng and Rotter, 2004). De esta manera, se puede integrar gráficamente la curva de variación de la presión entre dos refuerzos verticales para obtener el valor de presión incidente en esa zona. Para la integración gráfica se emplea el método del trapecio, que permite aproximar la curva de

1321

variación a una más sencilla de integrar. Para aplicar este método del trapecio se debe fijar una partición de tal manera que los subintervalos obtenidos tengan una amplitud constante de valor h. En cada subintervalo se consideran dos nodos, que son sus extremos. De esta manera, el polinomio de interpolación es la recta que pasa por ambos extremos. De esta forma, la fórmula de los trapecios que nos permite integrar la curva entre dos refuerzos verticales es la siguiente:

> ?�@AB@ C D� E?�@FA� �?�@A� �?�@�A� G� �?�@�!A� �?�@�AHI

� (2)

Así, obtenemos la presión exterior resultante que actúa sobre una sección del silo y podemos calcular la fuerza del viento a partir de las presiones sobre la estructura.

Coeficientes de fuerza

Para calcular la fuerza del viento a partir de los coeficientes de fuerza hay que seguir las indicaciones que a este respecto hace el Eurocódigo EN 1991-1-4, puesto que como se señala en su punto 7.1.1 (4), los coeficientes de fuerza se deberían determinar para cilindros circulares.

Presión de pandeo

Para el caso de silos de chapa corrugada horizontalmente, el apartado 5.3.4.5 del Eurocódigo 3 EN 1993-4-1permite determinar, para una determinada configuración de virolas, refuerzos verticales y anillos de viento, una presión de viento crítica por encima de la cual es posible que se produzca la abolladura. Para su aplicación, el Eurocódigo 3, establece el que la separación circunferencial entre refuerzos verticales no debe ser mayor a un valor máximo determinado a partir del radio del cilindro y de las rigideces equivalentes a flexión y de membrana de la pared ondulada. Con esta premisa, la presión crítica de pandeo se debe evaluar minimizando la siguiente expresión con respecto al número crítico de ondas de abolladura en la dirección circunferencial (j):

J��KL�M �

��NOA�PQ�RORS

� (3)

donde todos los parámetros intervinientes vienen especificados en el Eurocódigo 3 EN 1993-4-1. La presión de pandeo de diseño de la pared debe determinarse empleando la siguiente expresión:

J��K� � T� U �V�W2XYZ\Q

(4)

tomando como Ðn = 0.5 y ÑM1 = 1,1.

La presión de pandeo de cilindros con valores altos de número crítico de ondas de abolladura en la dirección circunferencial es muy similar a la presión de pandeo bajo presión uniforme externa. Se desarrolla así el concepto de diseño que transforma la variable distribución de presión de viento en una “presión uniforme equivalente”. Este concepto da los resultados más satisfactorios para números de onda mayores o iguales a diez (Greiner in Brown, 1998). Con este criterio, se puede determinar el número crítico de ondas de abolladura en la dirección circunferencial a partir de la presión de pandeo externa teórica para cilindros de pared de espesor constante. Minimizando esta presión de pandeo y con la restricción que impone el Eurocódigo 3 EN 1993-1-6 para cilindros de media longitud:

�� �^_`� ��

�� (5)

se puede aproximar el valor del número de onda crítico con la siguiente expresión:

aL�� �b^

�� c���& d�Ae (6)

1322

donde intervienen el radio del cilindro, el coeficiente de Poisson, el espesor de la pared y el parámetro adimensional ÒCÓÔ;C Õ;C D;EM:;C<;<;Cf � g�hij, donde g es igual a la altura del cilindro. Además, también interviene el parámetro CØ que tiene en cuenta las condiciones de contorno del cilindro en función de sus restricciones (Chen et al, 2011). Sin embargo, los silos no tienen un espesor de pared constante en toda su altura, por lo que para poder aplicar los conceptos anteriores será necesario obtener un espesor equivalente de la pared del silo, mediante la siguiente ecuación:

j�kl � �g� m nj�

l�o� & o�!�p��q (7)

en donde

o� � �r� & g�b :st �bDu

g � (8)

la altura de pandeo potencial es g, y hi, es la distancia desde el borde superior del cilindro hasta el borde inferior de la i-ésima virola (Chen et al, 2011). Esta aproximación del número de onda se cumple siempre que el cilindro equivalente es de media longitud, algo relativamente común en los silos que necesitan anillos de viento para evitar problemas de abolladura. Bajo las consideraciones anteriores, el procedimiento para determinar el número mínimo de anillos de viento a disponer en el silo, consistirá en comparar los valores de presión crítica para configuraciones de anillos de viento crecientes en número. La primera verificación se realiza para el caso en que no existan anillos de viento, con el fin de evaluar su necesidad inicial. A efectos de cálculo, en esta primera aproximación se considerará que hay dos anillos de viento localizados en el extremo superior e inferior del cuerpo del silo, que simulan la rigidez aportada por las uniones cuerpo cilíndrico-techo y cuerpo cilíndrico-cimentación o tolva. En las sucesivas verificaciones, la presión crítica de pandeo considerada será la menor de todas las presiones críticas asociadas a los tramos en que se divide el silo según se van disponiendo los anillos de viento. Esta presión crítica será suficiente siempre y cuando sea mayor que la fuerza de viento de cálculo. A efectos de distribución de los anillos de viento, y por consiguiente determinando la longitud de los tramos considerados en el cálculo de la presión crítica, el primer anillo de viento se localiza habitualmente en la parte inferior de la segunda o tercera virola del silo empezando desde arriba, para los casos que el silo tenga un número de alturas par o impar respectivamente. Los sucesivos anillos de viento, siempre que sean necesarios, se ubicarán cada dos alturas a contar desde la posición del primero. El método expuesto se ha programado en una hoja de cálculo, facilitándose la determinación del número de anillos de viento necesarios para prevenir problemas de abolladura cuando los silos están vacios o semillenos.

Resultados y discusión

En esta comunicación se presenta la sistemática necesaria para evaluar la necesidad de anillos de viento en silos aislados y siempre que cumplan la condición de que sean cilindros de media longitud, según la definición del Eurocódigo 3 EN 1993-1-6. La gran mayoría de los silos que requieren de anillos de viento cumplen esta condición, por lo que el método se revela de gran utilidad práctica. Es relevante reseñar que siguiendo las indicaciones del anexo C del EN 1993-4-1:2007 y del EN 1991-1-4:2007, puede adaptarse el cálculo para el caso de silos agrupados. En el presente estudio se han empleado para el cálculo de las fuerzas de viento tanto las presiones en estructuras como los coeficientes de fuerza. Se ha podido observar que cuanta mayor esbeltez tiene el silo, mayor es el valor de fuerza del viento calculado con presiones con respecto al obtenido mediante coeficientes de fuerza. La situación inversa se produce cuando aumenta el diámetro de los silos, siendo entonces mayor la fuerza del viento calculada mediante coeficientes de fuerza. La primera de las tendencias responde a las características del cálculo de cada uno de los métodos, puesto que al emplear los coeficientes de fuerza se obtiene una presión uniforme, mientras que con la presión sobre superficies

1323

lo que se obtiene es una presión no uniforme. Este comportamiento es coherente con el concepto, ya mencionado, de “presión uniforme equivalente” para números de onda críticos inferiores a diez. La segunda tendencia obedece al método propuesto para calcular el valor de la fuerza de viento a partir de la presión sobre una superficie. Cuanto mayor es el radio del silo menor es el ángulo de separación entre los refuerzos verticales, por lo que el intervalo a integrar por el método del trapecio es más pequeño. Este es el motivo de que el valor de la fuerza del viento sea menor con este método que el calculado con coeficientes de fuerza. Con estas consideraciones es necesario dejar a criterio técnico el valor de fuerza del viento que se emplea para comparar con la presión de pandeo del silo y determinar el número de anillos de viento necesarios para prevenir problemas de abolladura en la pared.

Conclusiones En comparación con el método más extendido en la industria para la evaluación de la necesidad de anillos de viento en silos, con la metodología que se propone en la presente comunicación, se realiza la determinación de un modo normalizado, debido a que para calcular las fuerzas de viento y presiones de pandeo de los silos se apoya en las indicaciones normativas de los Eurocódigos. Bibliografía

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1324

Valoración de la actividad antioxidante de verduras silvestres

P. Morales1, V. Fernández-Ruiz1, M.C. Sánchez-Mata1, M. Cámara1, A.M. Carvalho2, M. Pardo de Santayana3, J. Tardío 4, I.C.F.R. Ferreira 2

1 Dpto. Nutrición y Bromatología II. Facultad de Farmacia. Universidad Complutense de Madrid (UCM). Pza

Ramón y Cajal, s/n. E-28040 Madrid, e-mail: patricia.morales@farm.ucm.es. 2 Centro de Investigação de Montanha, ESA, Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia,

Apartado 1172, 5301-854 Bragança, Portugal. 3 Dpto. Biología (Botánica), Facultad de Ciencias. Universidad Autónoma de Madrid. Campus de Cantoblanco

E-28049 Madrid. 4 Instituto Madrileño de Investigación y Desarrollo Rural, Agrario y Alimentario (IMIDRA). Finca "El Encín".

Apdo. 127. E-28800 Alcalá de Henares.

Resumen

En los últimos años se han llevado a cabo diversos estudios para evaluar el potencial nutricional y funcional de las plantas silvestres comestibles. Algunas de ellas son una buena fuente de compuestos bioactivos y han demostrado tener una interesante actividad biológica como antioxidantes. Por ello, este trabajo tiene como objetivo principal evaluar la actividad biológica in vitro de la parte comestible de 20 verduras silvestres tradicionalmente consumidas en la Península Ibérica, cuantificando tanto la actividad antioxidante total (DPPH y poder reductor) como la inhibición de la peroxidación lipídica (inhibición de la decoloración del β-caroteno y TBARS), y correlacionando estos parámetros con su contenido en distintos compuestos bioactivos. Las muestras objeto de estudio fueron recolectadas durante tres años consecutivos (2007-2009) en dos localidades diferentes del centro peninsular. Los resultados de actividad antioxidante más interesantes, expresados como EC50 (mg/mL de extracto) y evaluados mediante el DPPH, correspondieron a Anchusa azurea, Apium nodiflorum y Taraxacum

obovatum. En el caso de la evaluación del poder reductor, Anchusa azurea, Apium nodiflorum, así como Chondrilla juncea y Montia fontana, fueron las especies que mejor EC50 (p < 0,05) presentaron. Respecto a los ensayos de inhibición de la peroxidación lipídica, destacaron nuevamente Anchusa azurea, Apium nodiflorum

para el ensayo de inhibición de la decoloración del β-caroteno, mientras que para el TBARS fueron Sonchus

oleraceus, Montia fontana, Silene vulgaris, Anchusa azurea, Chondrilla juncea, Papaver rhoeas, Foeniculum

vulgare, Silybum marianum y Rumex pulcher. En general, las plantas silvestres comestibles estudiadas presentan unos valores de actividad antioxidante (EC50) muy interesantes y su consumo puede tener efectos beneficiosos para la salud además de contribuir a una mayor diversificación de la dieta. Todo ello justifica la conservación y revalorización de su uso alimentario. Palabras clave: verduras silvestres, actividad biológica in vitro, compuestos bioactivos.

Evaluation of the antioxidant activity of wild edible greens Abstract

In the last years, several studies have been conducted in order to evaluate the nutritional and functional potential of wild edible plants. Some of them have shown a remarkable biological activity, mainly as antioxidants properties, and are good sources of bioactive compounds. Therefore, the aim of this study was to evaluate the in vitro antioxidant activity of the edible part of 20 wild edible greens traditionally consumed in the Iberian Peninsula, quantifying its radical scavenging activity (DPPH and reducing power assays) as well as the lipid peroxidation inhibition capacity (β-carotene bleaching inhibition assay and TBARS assays). The correlation of these parameters with the content of different bioactive compounds was also calculated. The samples analyzed were collected during three consecutive years (2007-2009) in two different locations in the centre of the Iberian Peninsula. The most interesting antioxidant activity results, expressed as EC50 (mg/mL of extract), corresponded to Anchusa azurea, Apium nodiflorum and Taraxacum obovatum for DPPH assay. Whilst, for reducing power assessment, Anchusa azurea, Apium nodiflorum, Chondrilla juncea and Montia fontana presented the better EC50 values (p <0.05). For lipid peroxidation inhibition assays, Anchusa azurea, Apium nodiflorum again were the most interesting species for β-carotene bleaching inhibition assay, while for the TBARS were Sonchus

1325

oleraceus, Montia fontana, Silene vulgaris, Anchusa azurea, Chondrilla juncea, Papaver rhoeas, Foeniculum

vulgare, Silybum marianum and Rumex pulcher.

Accordingly, the very significant antioxidant activity values (EC50) presented by the wild edible plants analysed shows their potential health benefits and justify the conservation and revaluation of their food uses. Moreover, their consumption contributes to a greater diversification of the diet.

Keywords: Wild greens, antioxidant activity, biological in vitro evaluation, bioactive compound.

Introducción y/o Justificación

El estrés oxidativo causa la producción de especies de oxígeno altamente reactivas (ROS), como son los compuestos: superóxido (O2•-), radicales hidroxilo (OH•-), radical oxido nitroso (NO•), radicales aquiloxi (RO•), y otras especies como el peróxido de hidrógeno (H2O2) y el oxígeno atómico (O•), que se originan ya sea de forma exógena o endógena (Ferreira et al., 2009). En condiciones patológicas o en presencia de compuestos pro-oxidantes, los ROS se producen en grandes cantidades (Halliwell, 1999). Para modular los efectos negativos del estrés oxidativo, el organismo humano tiene un sistema de defensa antioxidante, una serie de enzimas intracelulares como son la superóxido dismutasa (SOD), la glutatión peroxidasa (GPx) y la catalasa (CAT). Además de estos sistemas enzimáticos, la célula dispone de moléculas antioxidantes de carácter endógeno como el glutatión (Finkel y Holbrook, 2000) o la coenzima-Q reducida.

Los antioxidantes exógenos de mayor relevancia presentes en la dieta, son el ácido ascórbico (vitamina C), α-tocoferol (vitamina E), los carotenoides y compuestos fenólicos, que previenen la oxidación del colesterol-LDL reduciendo el riesgo de alteraciones coronarias. En este sentido, diversos estudios científicos confirman que el consumo de frutas y verduras, por su contenido en nutrientes y otros compuestos antioxidantes, es actualmente una de las estrategias más efectivas y seguras en la prevención de enfermedad cardiovascular y otras enfermedades degenerativas (Gerber et al., 2002; Joshipura et al., 2001).

Dada la importancia de todos estos mecanismos biológicos, se hace necesario profundizar en los aspectos relativos al contenido de compuestos bioactivos en los vegetales silvestres que tradicionalmente han formado parte de la Dieta Mediterránea, con el fin de fomentar el conocimiento y empleo de los mismos y potenciar así su uso por sus propiedades nutricionales y/o funcionales.

Las plantas silvestres han sido fundamentales para la subsistencia de las civilizaciones durante la prehistoria hasta los comienzos de la agricultura (Tardío et al., 2006). Hoy en día, la recolección de plantas silvestres ha perdido importancia en la mayoría de los países, aunque algunas verduras silvestres aún constituyen una parte importante de la alimentación, principalmente del mundo rural donde se siguen vendiendo con frecuencia en los mercados locales (Ertug, 2004). Esto es debido a que se trata de un recurso alimenticio abundante, en su mayoría de fácil recolección, así como en el caso de algunos frutos y semillas, de fácil conservación. En muchas zonas rurales de España y Portugal, así como en otros países europeos, es frecuente aprovechar los recursos naturales locales, como son las plantas y los hongos, como complemento de los alimentos básicos agrícolas. En España, destaca el consumo de algunas especies silvestres como espárragos trigueros (Asparagus acutifolius), colleja (Silene vulgaris) o cardillo (Scolymus hispanicus), empleados en la elaboración de diversos platos propios de nuestra gastronomía (Tardío et al., 2006). Igualmente sucede en otros países mediterráneos, como las empanadillas de verduras silvestres elaboradas en la isla de Creta (Trichopoulou et al., 2000),

Estos recursos silvestres pueden tener un gran potencial nutricional y ser fuente de compuestos bioactivos lo que justifica la necesidad de preservar sus usos tradicionales como una alternativa a la variedad de hortalizas actualmente disponibles y también como fuentes de suplementos dietéticos o alimentos funcionales. Dentro de los compuestos fitoquímicos beneficiosos para la salud humana se podrían destacar las vitaminas C, E, K, vitaminas del grupo B, el ácido fólico; minerales, como el

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hierro, zinc, calcio, selenio; carotenoides (tanto los que poseen actividad provitamínica A como los que no la poseen); compuestos fenólicos (flavonoides, taninos, etc.), glucosinolatos y fitoesteroles, etc. Muchos de los compuestos mencionados son capaces de actuar a través de diversos mecanismos biológicos, que incluyen su capacidad antioxidante, así como de interactuar de forma sinérgica entre sí (Olmedilla et al., 2001).

Material y Métodos

En el presente trabajo, y basándose en estudios etnobotánicos previos (Tardío et al., 2006), se estudiaron 20 verduras silvestres tradicionalmente consumidas en el centro de España, identificadas por botánicos expertos y recolectadas en sus hábitats naturales (en 2 localidades diferentes) durante al menos dos años consecutivos, entre 2007 y 2009. De cada una de ellas se analizó la parte consumida tradicionalmente: las hojas basales de Anchusa azurea Mill., Beta maritima L., Cichorium intybus L., Chondrilla juncea L., Papaver rhoeas L., Rumex papillaris Boiss. & Reut., Rumex pulcher L., Scolymus hispanicus L., Silybum marianum (L.) Gaertn., Sonchus oleraceus L., Taraxacum obovatum

(Willd.) DC.; los tallos tiernos con hojas de Apium nodiflorum (L.) Lag., Foeniculum vulgare Mill., Montia fontana L. y Silene vulgaris (Moench) Garcke; así como los brotes tiernos de Asparagus

acutifolius L., Bryonia dioica Jacq., Humulus lupulus L., y Tamus communis L. y los puerros de Allium ampeloprasum L.

De la muestra liofilizada, se procedió a la valoración tanto de la actividad antioxidante total valorando su poder reductor (método de Folin-Ciocalteu y mediante el ensayo Ferricianuro/azul de Prusia Fe3+/Fe2+) y la actividad antirradicalaria mediante el método DPPH. Así como se evaluo de la inhibición de la peroxidación lipídica, por inhibición de la decoloración del β-caroteno y TBARS (Barros et al., 2010). Para relacionar la actividad antioxidante de las muestras objeto de estudio, con su contenido de compuestos bioactivos, se llevó a cabo un estudio de correlaciones canónicas (Statgraphics 5.1), correlacionando el contenido de compuestos bioactivos en estas mismas muestras (Morales, 2012; Morales et al., 2012) con los diferentes métodos de ensayo de la capacidad antioxidante evaluados.

Resultados y Discusión

Capacidad antioxidante en verduras silvestres Respecto a los resultados de los ensayos de actividad antioxidante in vitro, tal y como se muestra en la Tabla 1, las especies que presentaron mejor capacidad antioxidante frente al ensayo del Folin-Ciocalteu, fueron la lenguaza (Anchusa azurea) y la acedera (Rumex papillaris) con valores de 148 y 104 meq de ácido gálico/g extracto respectivamente, mientras que para el ensayo de evaluación de la actividad antioxidante total (DPPH y poder reductor) las menores concentraciones inhibitorias al 50% (EC50), y por tanto mayor actividad antioxidante, fueron la lenguaza, la berraza (Apium nodiflorum) y el diente de león (Taraxacum obovatum), con valores de EC50 de 0,02, 0,07 y 0,79 mg/mL de extracto, respectivamente, mientras que Allium ampeloprasum y Silybum marianum fueron las especies que menor actividad antioxidante presentaron para este método. En el caso de la evaluación del poder reductor (Fe3+/Fe2+), nuevamente la lenguaza y la berraza, así como la ajonjera (Chondrilla juncea) y la coruja (Montia fontana), fueron las especies que menor EC50 presentaron (p < 0,05). En el caso de los ensayos de inhibición de la peroxidación lipídica, destacaron especies como la lenguaza y la berraza por presentar los menores EC50, para el ensayo de inhibición de la decoloración del β-caroteno. Por el contrario, para el TBARS, las especies que mostraron valores más bajos de EC50, fueron la cerraja (Sonchus oleraceus), la coruja, la colleja (Silene vulgaris), la lenguaza, la ajonjera, la amapola (Papaver rhoeas), el hinojo (Foeniculum vulgare), el cardo (Silybum

marianum) y la romaza (Rumex pulcher). Por otro lado, en la tabla 2 muestra el contenido en algunos de los compuestos bioactivos responsables de la actividad antioxidante de dichas plantas silvestres (Morales, 2012; Morales et al., 2012).

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Tabla 1.- Actividad antioxidante de plantas silvestres comestibles

Nombre común

Folin-Ciocalteu

DPPH Poder

reductor I. D. β-

caroteno TBARS

Anchusa azurea � ���� 148,62 ± 2,00 0,02 ± 0,00 0,01 ± 0,00 0,02 ± 0,00 0,03 ± 0,00

Beta maritima ������

���� � 61,91 ± 7,51 1,35 ± 0,03 0,47 ± 0,00 0,38 ± 0,00 0,05 ± 0,00

Chondrilla juncea ������ � 37,66 ± 2,40 1,64 ± 0,15 0,34 ± 0,01 0,38 ±0,02 0,12 ± 0,00 Cichorium intybus ����� � 73,68 ± 0,66 1,11 ± 0,05 0,57 ± 0,01 0,45 ± 0,01 0,02 ± 0,00 Papaver rhoeas ������� 25,86 ± 3,52 1,28 ± 0,03 0,40 ± 0,00 0,56 ± 0,11 0,02 ± 0,00 Rumex papillaris ����� � 104,18 ± 4,17 2,45 ± 0,09 0,60 ± 0,01 0,30 ± 0,01 0,03 ± 0,00 Rumex pulcher ������ 73,44 ± 5,32 3,31 ± 0,10 0,84 ± 0,01 0,34 ± 0,00 0,02 ± 0,00 Sonchus oleraceus �� ��� 51,33 ± 1,75 1,36 ± 0,02 0,89 ± 0,05 0,03 ± 0,00 0,05 ± 0,00 Taraxacum obovatum ����������� 58,26 ± 0,90 0,79 ± 0,10 0,48 ± 0,01 0,37 ± 0,00 0,07 ± 0,00 Scolymus hispanicus �� ���� 21,51 ± 1,51 4,97 ± 0,08 5,97 ± 0,04 0,65 ± 0,01 0,04 ± 0,00 Silybum marianum �� ���� ��� 3,72 ± 0,36 13,09 ± 0,04 1,82 ± 0,01 0,44 ± 0,03 0,02 ± 0,00 Apium nodiflorum �� ��� 80,47 ± 4,41 0,07 ± 0,00 0,02 ± 0,00 0,02 ± 0,00 0,04 ± 0,00 Foeniculum vulgare ����� 42,16 ± 0,98 2,75 ± 0,06 1,10 ± 0,02 0,47 ± 0,00 0,02 ± 0,00 Montia fontana �� ��� 75,53 ± 7,05 1,49 ± 0,07 0,36 ± 0,01 0,48 ± 0,01 0,02 ± 0,00 Silene vulgaris ������� 26,72 ± 1,63 3,31 ± 0,07 0,84 ± 0,01 0,62 ± 0,08 0,02 ± 0,00

Asparagus acutifolius ��� ���

� ��� � 17,60 ± 0,29 4,87 ± 0,38 1,62 ± 0,00 0,47 ± 0,04 0,07 ± 0,02

Bryonia dioica ��� ���

���� �� 35,10 ± 2,43 4,43 ± 1,29 1,44 ± 0,01 0,47 ± 0,03 0,08 ± 0,01

Humulus lupulus ���� 35,10 ± 2,43 4,43 ± 1,29 1,44 ± 0,01 0,47 ± 0,03 0,08 ± 0,01

Tamus communis ��� ���

������ 49,51 ± 4,07 3,59 ± 0,93 1,32 ± 0,01 0,49 ± 0,15 0,05 ± 0,01

Allium ampeloprasum ����� � 42,244± 4,61 15,12 ± 1,21 0,70 ± 0,12 1,66 ± 0,24 0,11 ± 0,01 Folin-Ciocalteu (meq de ácido gálico/g extracto ); DPPH, poder reductor, I. D. β-caroteno (inhibición de la decoloración del β-caroteno).y TBARS (EC50 ; mg/ml extracto).

Tabla 2.- Compuestos bioactivos presentes en las plantas silvestres analizadas

αα-Tocoferol ββ-Tocoferol γγ-Tocoferol δδ-Tocoferol AA Flavonoides Anchusa azurea 0,36 ± 0,08 0,05 ± 0,00 0,11 ± 0,02 0,01 ± 0,00 0,67 ± 0,14 139,89 ± 6,64 Beta maritima 0,51 ± 0,02 0,01 ± 0,00 0,14 ± 0,00 tr. 9,99 ± 1,62 124,64 ± 5,03

Papaver rhoeas 0,57 ± 0,18 0,01 ± 0,01 0,12 ± 0,01 0,05 ± 0,00 14,11 ± 2,25 60,40 ± 2,31 Rumex papillaris 0,99 ± 0,11 0,04 ± 0,01 1,88 ± 0,09 0,08 ± 0,00 14,28 ± 8,24 104,51 ± 8,62 Rumex pulcher 1,13 ± 0,06 0,66 ± 0,13 0,05 ± 0,00 0,02 ± 0,01 20,22 ± 3,56 74,01 ± 2,46

Chondrilla juncea 1,29 ± 0,44 0,05 ± 0,02 0,34 ± 0,13 nd 1,76 ± 1,58 21,17 ± 0,79 Cichorium intybus 0,44 ± 0,02 0,03 ± 0,01 0,07 ± 0,00 nd 4,78 ± 2,82 183,04 ± 5,83 Sonchus oleraceus 1,70 ± 0,05 0,04 ± 0,01 0,47 ± 0,03 0,01 ± 0,00 2,80 ± 1,24 47,41 ± 3,13

Taraxacum

obovatum 0,51 ± 0,02 0,01 ± 0,00 0,05 ± 0,00 0,03 ± 0,01 1,99 ± 0,84 126,75 ± 2,76

Scolymus

hispanicus 0,02 ± 0,00 0,02 ± 0,00 0,01 ± 0,00 tr. 1,11 ± 0,18 28,84 ± 3,85

Silybum marianum 0,04 ± 0,00 tr. 0,01 ± 0,00 0,10 ± 0,00 0,36 ± 0,00 3,50 ± 1,11 Apium nodiflorum 0,23 ± 0,00 0,02 ± 0,00 0,02 ± 0,00 nd 9,11 ± 4,14 80,98 ± 2,86

Foeniculum vulgare 0,43 ± 0,13 0,08 ± 0,04 0,07 ± 0,06 nd 11,16 ± 5,82 37,80 ± 2,72 Montia fontana 0,73 ± 0,01 0,03 ± 0,00 0,17 ± 0,00 0,04 ± 0,00 27,64 ± 14,08 52,31 ± 1,94 Silene vulgaris 1,48 ± 0,17 0,04 ± 0,01 0,10 ± 0,01 0,07 ± 0,00 17,41± 8,08 54,63 ± 2,63

Asparagus

acutifolius 0,28 ± 0,00 0,01 ± 0,00 0,12 ± 0,01 tr. 24,14 ± 9,88 41,50 ± 1,84

Bryonia dioica 0,11 ± 0,01 0,02 ± 0,00 0,09 ± 0,01 0,01 ± 0,00 14,37 ± 6,45 52,01 ± 2,23 Humulus lupulus 0,58 ± 0,06 0,03 ± 0,00 1,15 ± 0,00 0,09 ± 0,00 23,26 ± 11,65 27,86 ± 1,89 Tamus communis 0,17 ± 0,01 0,01 ± 0,00 0,23 ± 0,02 0,03 ± 0,00 44,37 ± 11,89 26,71 ± 4,12

Allium

ampeloprasum 0,03 ± 0,01 nd nd 0,02 ± 0,00 4,30 ± 2,64 6,29 ± 0,36

Tr. Trazas; nd: no detectado; α, β, γ y δ–tocoferol y Ácido ascórbico (AA; mg / 100 g ssf); Flavonoides Totales (meq C/100 g ssf).

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Estudio de correlaciones canónicas: Capacidad antioxidante y compuestos bioactivos en vegetales silvestres

En relación al estudio de correlaciones canónicas (Tabla 2), se observaron correlaciones negativas entre el EC50 obtenido por el método del DPPH con los contenidos de fenoles, flavonoides, AA y α, δ y γ-tocoferol, destacando los fenoles y flavonoides por ser los compuestos con correlaciones más fuertes para este método (r=-0,6824 y -0,5275, respectivamente). Así, puede decirse que de entre los compuestos bioactivos estudiados, estos últimos compuestos probablemente son los responsables de la capacidad antioxidante de las plantas que mide el método del DPPH. Sin embargo, en el caso del ensayo del poder reductor, el valor de EC50 está igualmente correlacionado negativamente con los fenoles, flavonoides, α, δ y γ-tocoferol, y especialmente con los flavonoides (r=-0,513 y -0,388, respectivamente) pero no con el AA.

En cuanto a los métodos de valoración de la inhibición de la peroxidación lipídica, el ensayo de inhibición de la decoloración del β-caroteno fue el método que mayores correlaciones presentó con los compuestos bioactivos estudiados, existiendo correlaciones negativas entre el valor de EC50 con compuestos de carácter lipófilo (α y γ-tocoferol), así como con compuestos con conocido carácter antioxidante como los flavonoides, lo que nos indica que dichos compuestos serían también activos frente a la peroxidación lipídica. En el caso del ensayo de TBARS, únicamente encontramos correlación positiva con el α-tocoferol, lo que nos parece indicar que los compuestos antioxidantes presentes en este tipo de muestras no contribuyen significativamente a la actividad antioxidante medida por este método, y sí a la medida por los otros métodos estudiados.

Respecto a la posible correlación de los distintos métodos de actividad antioxidante ensayados entre sí, tal y como se observa en la matriz de correlaciones (Tabla 2), el ensayo del DPPH está fuertemente y positivamente correlacionado con el ensayo del poder reductor y con el ensayo de la inhibición de la decoloración del β-caroteno (r=0,658 y 0,727, respectivamente). Y dado que los resultados del ensayo del TBARS, están única y débilmente correlacionados con los correspondientes a la evaluación del poder reductor podemos indicar que este método no parece aportar información relevante en este tipo de muestras.

Tabla 2. Matriz de correlaciones canónica entre compuestos bioactivos y ensayos de actividad antioxidante AA flav α-toc β-toc γ-toc δ-toc Folin PR DPPH I,D,β TBAR

AA 0,000 (0,000)

flav 0,135 (0,024)

α-toc -0,275 -0,066 (0,000) (0,272)

β-toc -0,019 -0,115 0,314 (0,743) (0,057) (0,000)

γ-toc -0,232 0,256 0,572 0,001 (0,001) (0,000) (0,000) (0,989)

δ-toc -0,309 -0,271 -0,033 -0,019 0,097 (0,000) (0,000) (0,586) (0,757) (0,109)

Folin -0,032 0,621 0,346 -0,026 0,635 -0,247 (0,958) (0,000) (0,000) (0,668) (0,0009 (0,000)

DPPH -0,134 -0,471 -0,308 -0,046 -0,261 0,475 -0,625 (0,025) (0,000) (0,000) (0,458) (0,000) (0,000) (0,000)

PR -0,089 -0,388 -0,225 -0,060 -0,170 0,827 -0,513 0,658 (0,138) (0,000) (0,000) (0,321) (0,005) (0,000) (0,000) (0,000)

I,D,β 0,075 -0,307 -0,387 -0,116 -0,283 -0,054 -0,407 0,116 0,727 (0,214) (0,000) (0,000) (0,054) (0,000) (0,374) (0,000) (0,055) (0,000)

TBAR 0,041 0,016 0,144 -0,106 -0,000 -0,032 0,094 0,136 0,111 0,041 0,000 (0,497) (0,759) (0,019) (0,078) (0,988) (0,595) (0,118) (0,023) (0,065) (0,509) (0,000)

Para cada par de variables el coeficiente de correlación con p valor < 0,05 están resaltadas en negro. N=273 Leyenda: AA (ácido ascórbico); α-toc (α-tocoferol); β-toc (β-tocoferol); γ-toc (γ-tocoferol); δ-toc (δ-tocoferol); Flav (flavonoides); Folin (Folin-Ciocalteu); PR (poder reductor Fe3+/Fe2+); I.D. β (inhibición de la decoloración del β-caroteno).

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Conclusiones

Las especies que, en conjunto, mostraron una mayor capacidad antioxidante con los métodos analíticos utilizados fueron la lenguaza, la cerraja y la berraza. Para valorar la capacidad antioxidante total de muestras con matriz similar a las analizadas en el presente trabajo, se puede optar tanto por el ensayo del DPPH como por el ensayo del poder reductor, siendo preferible el primero por establecer un mayor numero de correlaciones negativas con los compuestos bioactivos con conocida actividad antioxidante, así como el ensayo de la inhibición de la decoloración del β-caroteno que sería el ensayo de elección para la determinación de la peroxidación lipídica. En general, las verduras silvestres estudiadas presentan unos valores de actividad antioxidante (EC50) muy interesantes y su consumo puede tener efectos beneficiosos para la salud además de contribuir a una mayor diversificación de la dieta. Todo ello justifica la conservación de estos recursos y la revalorización de su uso alimentario.

Agradecimientos

Este trabajo ha sido financiado por FEDER y el Ministerio de Educación y Ciencia (España) mediante el proyecto de investigación CGL2006-09546/BOS, así como por la Fundación de Ciencia y Tecnología, (Portugal) mediante el proyecto estratégico PEst-OE/AGR/UI0690/2011.

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Variabilidade morfológica de populações Ibéricas de Plantago lanceolata

N. Farinha1, O. Póvoa1, E. Lopes1, J. P. Mendes1

1C3i, Escola Superior Agrária de Elvas Instituto Politécnico de Portalegre, 7300-110, Portalegre, Portugal;

nfarinha@esaelvas.pt

Resumo

A Plantago lanceolata é uma espécie perene em forma de roseta, relativamente comum em Portugal e na Península Ibérica em geral, nomeadamente em pastagens naturais. A planta é usada frequentemente em fitoterapia. Em medicina humana são utilizadas as folhas para tratar a tosse; em medicina veterinária há várias referências ao seu uso como anti-helmintico. O principal objetivo deste estudo é caracterizar esta espécie com o objetivo final de a vir a utilizar em pastagens medicinais. O estudo baseou-se em 16 amostras de semente (acessions) colhidas em 2009 e 2010 no Alentejo (Portugal) (n= 7) e em Espanha (n=9). O campo de ensaio foi instalado na primavera de 2011 no INIA-Elvas e era constituído por 3 blocos casualizados, com sistema de rega gota a gota. Foram observadas 15 plantas de cada accession (5 plantas/repetição) e 9 descritores morfológicos (Vigor de Inverno, vigor de Primavera, data do início da floração, diâmetro da planta, altura, biomassa vegetativa da planta, Comprimento da espiga, peso de semente/planta e a capacidade germinativa. Foi feita uma análise estatística multivariada (análise de componentes principais - PCA e Análise aglomerativa - cluster analysis) com os descritores observados. Foi observada elevada variabilidade morfológica no campo de ensaios entre acessions. Foram obtidos 3 grupos de acessions: o grupo 1 com plantas com espigas mais compridas, baixa capacidade germinativa, floração tardia e plantas baixas; o Grupo 2 constituido por plantas com elevada produção de biomassa e de semente, elevado vigor invernal e primaveril, plantas altas e com floração precoce; o.grupo 3 é constituído por plantas com espigas curtas, semente com elevada capacidade germinativa, pequeno diâmetro, baixa produção de biomassa e baixo vigor invernal e primaveril. O estudo destes taxa deve ser completado com a realização de ensaios para a sua caracterização agronómica.

Palavras-chave: Caracterização-morfológica, Recursos-genéticos, Pastagens- medicinais.

Morphological variability from Iberian Plantago lanceolata accessions

Abstract

Plantago lanceolata is a rosette-forming perennial herb, relatively common in Portugal and Iberian Peninsula on natural pastures. The plant is frequently used in phytotherapy. In human medicine, the tea from the leaves is used to treat cough with high effectiveness; in veterinary medicine there are several references to the plant use as anthelmintic. The main goal of this study is to characterize the species with de final goal of its utilization on medicinal pastures mixtures.

This study was based on 16 seed samples (accessions) collected during 2009 and 2010 in Portuguese Alentejo (7 samples) and in Spain (9 samples). The field essay was installed in spring 2011 at INIA-Elvas, with drip irrigation system and was constituted by 3 randomized blocks. From each acession, observations were carried out for 15 plants (5 plants/block) and 9 morphological descriptors (winter vigor, spring vigor, beginning of flowering date, plant diameter, plant height, vegetative plant biomass, spike length, seeds weight/plant and seed germination). A multivariate statistical analysis (Principal component analysis and Cluster Analysis) was done with the obtained data. High variably between accessions was observed in the essay field. 3 groups of accessions were obtained, group 1 had plants with long spikes, low germination, late flowering and low height; group 2 had plants with high biomass, high seed weight, hight winter and spring vigor, tall plants and early flowering; Group

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3 consists of plants with short spikes, high germination percentage, small diameter, low biomass and low winter and spring vigor. Further studies must be carried out for agronomic characterization of the species.

Keywords: Morphological-characterization, Genetic-resources, medicinal-pastures.

Introdução

Os principais objectivos da fitoterapia na produção animal, com a utilização de pastagens medicinais ou a inclusão destas plantas em forragens, passam pela redução de riscos de resistências na saúde animal, pela redução de resíduos nos produtos consumidos, redução de resíduos químicos no ambiente e redução de custos na produção animal. Concomitantemente, tratando-se de espécies silvestres autóctones, pretende-se também contribuir para a valorização económica de recursos genéticos regionais e para o desenvolvimento rural sustentável.

Existem alguns exemplos interessantes de uso de plantas em pastagens com efeitos terapêuticos nos animais, nomeadamente, no estudo de Kidane at al. (2010) em que borregos que pastorearam chicória (Cichorium intybus) (com cerca de 50% Chicória) apresentaram menores contagens de ovos do parasita (Teladorsagia circumcinta) nas fezes, menos larvas na pastagem e cresceram mais depressa do que os borregos que pastorearam numa mistura de Lolium perenne/Trifolium repens.

A atividade medicinal de Plantago lanceolata em humanos é bastante extensa, fazendo parte de uma ficha da European Medicines Agency (EMA, 2010) como emoliente para o tratamento sintomático de irritações da cavidade oral ou faringe e tosse seca associada. Em medicina veterinária, nos estudos desenvolvidos por Fraser et al. (1997) foram efectuadas contagens de ovos de nemátodos e de nematodos adultos nas fezes de borregos alimentados em pastagens mono-especificas de P.

lanceolata, Cichorium intybus, Lotus corniculatus, Lolium perenne e Trifolium repens. A contagem de ovos de nemátodos fecais foi menor com Lolium perenne e Trifolium repens, mas as contagens de nematodos adultos foram superiores às das outras espécies (Fraser et al., 1997). Por outro lado, nos estudos desenvolvidos por Sievers & Nannig (2006) em bovinos, foi provado o efeito positivo da alimentação dos animais com P. lanceolata, em pastagem, na diminuição das contagens de nematodos gastrointestinais. Também existem indícios de outras atividades medicinais desta espécie em animais, nomeadamente atividade antihelmintica in-vitro, efeitos antibióticos na flora do rúmen e efeito diurético (Rumball et al., 2010).

O valor nutritivo da P. lanceolata em contexto de pastagem foi já avaliado, tendo sido considerada uma espécie interessante como ferramenta de aumento da biodiversidade nas pastagens, com valor nutritivo e oferecendo biomassa pastoreável (Arzani et al., 2006).

O principal objectivo do presente estudo é avaliar a biodiversidade existente numa coleção de P. lanceolata, para posteriormente estudar a inclusão desta espécie em misturas para pastagens medicinais.

Materiais e métodos

O estudo baseou-se em 16 amostras de sementes (acessions) colhidas 2009 e 2010; 9 das quais colhidas em Espanha, nas regiões da Extremadura e Salamanca e 7 no Alentejo (Portugal) (Tabela 1).

As acessions foram semeadas a 15 de Novembro de 2011 em contentores alveolares (3x3 cm) de plástico cheios com uma mistura comercial de substrato e areia (1:1). A humidade do substrato para indução da germinação e manutenção das plântulas foi mantida através de um sistema de rega automático de aspersão até as plantas atingiram uma dimensão suficiente para serem transplantadas para o campo de ensaio. A transplantação das plantas foi manual e a baixa profundidade, devido ao seu reduzido tamanho.

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O campo de ensaio foi instalado a 24 de Fevereiro de 2011 no INIA-Elvas e era constituído por 3 blocos casualizados, cada com 7 plantas por acession, das quais apenas 5 foram medidas. O controlo de infestantes foi efetuado com a utilização de uma tela anti-germinante, tendo sido utilizado um sistema de rega gota a gota, cujo débito variou de acordo com as necessidades hídricas baseado na tina evaporimétrica classe A. Efectuaram-se mondas manuais nas linhas sempre que as infestantes estavam num estado de desenvolvimento avançado, de modo a não prejudicar o bom desenvolvimento das plantas. Nas entrelinhas e nos arruamentos, as infestantes foram eliminadas sempre que necessário recorrendo a mondas mecânicas e à aplicação de um herbicida de contacto (glifosato) com um aplicador com campânula.

Uma vez que existem várias espécies de Plantago sp. silvestres na região, nomeadamente P.

lanceolata e P. lagopus que podem confundir-se quando muito secas na maturação dos frutos, foi necessário à posteriori eliminar plantas fora de tipo nas amostras garantindo que todas as plantas observadas se referiam a P. lanceolata.

No campo de ensaio foram observadas 15 plantas de cada accession (5 plantas/repetição) e 9 descritores morfológicos: vigor de Inverno (VigInv), vigor de Primavera (VigPrim), data do início da floração (dFlor), diâmetro da planta (Diam), altura (Altura), biomassa vegetativa da planta (Biomas), comprimento da espiga (CompFru) e biomassa de sementes/planta (BiomSem). O início da floração foi contabilizado relativamente à data de sementeira. Os vigores de Inverno e de Primavera foram observados considerando uma escala de 1 a 9.

No laboratório de biologia vegetal da ESAE foi ainda determinada a capacidade germinativa (%Germ) com base nas condições recomendadas pela ISTA (2012). O ensaio de germinação foi iniciado a 12 de Dezembro de 2011 com as sementes originárias dos locais de colheita, utilizando 4 repetições de 50 sementes e incubadas a 20ºC e 12 horas de fotoperiodo num fitoclima com controlo de temperatura e iluminação. Os resultados de germinação foram obtidos após 30 dias de observações. Os descritores morfológicos referem-se ao 1.º ano de instalação desta espécie, observados no ciclo vegetativo de 2011/2012.

Tabela 1 – Local de origem das acessions de Plantago lanceolata colhidas nas regiões do Alentejo (Portugal), e

da Extremadura e Salamanca (Espanha) em Julho de 2009 e 2010 nas missões de colheita do Projeto Riteca.

Acession Concelho Local Região

PLan1 Évora Alcáçovas Alentejo

PLan2 Portel Santana Alentejo

PLan3 Santiago do Cacém Roncão Alentejo

PLan4 Albuquerque Rivera Albarraque Extremadura - Espanha

PLan5 Portalegre Rabaça Alentejo

PLan6 Marvão Póvoa e Meadas Alentejo

PLan7 Nisa Arez Alentejo

PLan8 Portalegre Avis Alentejo

PLan9 Salamanca- Guijuelo Cespedosa de Tormes Salamanca - Espanha

PLan10 Salamanca- Guijuelo Armenteros Salamanca - Espanha

PLan11 Salamanca Monterrubio de la Sierra Salamanca - Espanha

PLan12 Salamanca- Cidade Rodrigo Tamames Salamanca - Espanha

PLan13 Salamanca- Cidade Rodrigo Tamames Salamanca - Espanha

PLan14 Salamanca- Cidade Rodrigo La fuente de San Esteban Salamanca - Espanha

PLan15 Salamanca- Ledesma Ledesma Salamanca - Espanha

PLan16 Salamanca- Cidade Rodrigo Tamames Salamanca - Espanha

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O programa Excel foi utilizado para registo de dados e obtenção de médias e desvios padrões e para a construção da matriz de dados com 16 acessions e 9 descritores morfológicos. Esta matriz de dados foi submetida a análise estatística multivariada utilizando o programa STATISTICA (Statsoft, 2007), seguindo uma metodologia idêntica a Póvoa et al. (2006). A análise aglomerativa (cluster analysis) foi utilizada para obter os grupos de acessions, tendo-se posteriormente efectuado a análise de componentes principais (PCA) para obter as características mais importantes para descrever os grupos previamente obtidos.

Resultados e discussão

A Tabela 2 apresenta a matriz de dados de 16 acessions e dos 9 descritores morfológicos de Plantago

lanceolata submetida a análise multivariada aglomerativa (Cluster analysis) e análise de componentes principais (PCA). A figura 1 apresenta o resultado da análise aglomerativa, tendo-se obtidos 3 grupos de acessions, considerando a distância de partição de 20. O primeiro grupo é constituído por 3 acessions: PLan13, Plan15 e Plan16 (todos de origem espanhola), o grupo 3 é constituido 5 acessions: PLan1, Plan3 e Plan4, PLan5 e Plan8.e o grupo 2 é constituído pelas 8 acessions remanescentes.

Tabela 2 – Matriz de dados de 16 acessions e 9 descritores morfológicos* de Plantago lanceolata submetida a

análise multivariada aglomerativa (Cluster analysis) e análise de componentes principais (PCA). Médias de 15 plantas por acesso com excepção da Germinação (4 repetições).

Acession dFlor Diam VigInv VigPrim Altura Biomas BiomSem CompFru %Germ

PLan1 170,7 41,8 3,6 6,2 47,8 38,5 4,7 4,2 71,5 PLan2 169,5 44,7 4,3 7,3 49,5 50,2 7,7 5,7 70,5 PLan3 166,8 36,5 3,6 6,6 46,7 44,7 6,3 4,7 75,0 PLan4 172,1 42,7 4,1 6,0 44,3 30,6 2,9 5,3 62,5 PLan5 175,7 46,1 3,8 6,2 52,2 40,0 6,2 5,4 77,0 PLan6 172,3 46,2 3,8 6,9 51,0 51,5 8,3 4,7 74,0 PLan7 166,8 44,6 4,6 6,8 49,6 47,9 7,0 5,2 62,5 PLan8 176,2 33,9 3,4 5,7 43,5 42,1 5,7 4,9 70,0 PLan9 165,0 45,7 4,7 7,1 55,1 67,1 7,5 5,2 61,0

PLan10 168,3 46,7 5,3 7,3 46,9 62,4 9,4 5,3 62,5 PLan11 172,0 47,9 4,4 7,4 55,0 56,4 8,6 5,5 58,5 PLan12 167,3 44,5 5,2 7,3 50,9 49,8 8,0 4,2 60,5 PLan13 168,7 46,4 4,8 7,5 43,5 60,9 10,6 5,5 47,0 PLan14 169,5 47,3 4,3 6,3 47,4 53,0 9,6 5,1 67,0 PLan15 173,9 40,1 4,8 6,4 43,8 47,7 8,2 4,8 47,0 PLan16 177,6 44,1 4,1 6,1 47,5 49,5 5,4 5,8 43,0 Média 170,8 43,7 4,3 6,7 48,4 49,5 7,3 5,1 63,1

Erro Padrão 0,96 1,01 0,15 0,15 0,97 2,42 0,52 0,12 2,66 *Vigor de Inverno (VigInv), Vigor de Primavera (VigPrim), data do início da floração (dFlor), diâmetro da planta (Diam), altura (Altura), biomassa vegetativa da planta (Biomas), comprimento da espiga (CompFru), biomassa de sementes/planta (BiomSem); capacidade germinativa (%Germ). Na figura 2, à esquerda, está representada a projecção das acessions na análise de componentes principais, enquanto que na figura 2, à direita, está representada a projecção dos descritores morfológicos. A sobreposição mental da projecção das acessions com a projecção dos descritores morfológicos considerados permite uma melhor percepção das coordenadas das accessions em função das variáveis com maior contribuição para a sua posição. A contribuição de cada uma das variáveis para a definição dos eixos é dada pelo comprimento do respectivo vector. Desta forma os 3 grupos de acessions são globalmente caracterizados da seguinte forma: grupo 1 com plantas com espigas compridas, baixa capacidade germinativa, floração tardia e altura baixa; o grupo 2 é constituido por

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plantas com elevada produção de biomassa e de semente, elevado vigor invernal e primaveril, altas e com floração precoce; o grupo 3 é constituído por plantas com espigas curtas, semente com elevada percentagem de germinação, pequeno diâmetro, baixa produção de biomassa e baixo vigor invernal e primaveril. Pela sua posição nos eixos, os dois grupos mais distintos são o grupo 1 e o grupo 3, em que o 1º tem elevado comprimento da espiga e baixa capcidade germinativa, enquanto o 2º é oposto para estas caraterísticas.

Figura 1 - Fenograma resultante da aplicação do método UPGMA à matriz normalizada dos 9 descritores e 16 accessions de Plantago lanceolata submetidos à análise aglomerativa. A linha vertical assinala o nível a que foi feita a partição para os 3 grupos considerados.

Figura 2- (esquerda): Projecção das 16 accessions de Plantago lanceolata no plano definido pelos eixos 1 e 2. As acessions do grupo 1 estão assinaladas a vermelho; as do grupo 2 a preto e as do grupo 3 a azul.; direita: Projecção dos 9 descritores morfológicos de Plantago lanceolata no plano definido pelos eixos 1 e 2. Acrónimos dos descritores morfológicos: *Vigor de Inverno (VigInv), Vigor de Primavera (VigPrim), data do início da floração (dFlor), diâmetro da planta (Diam), altura (Altura), biomassa da planta (Biomas) e Comprimento da espiga (CompFru), biomassa de sementes/planta (BiomSem) e a capacidade germinativa (%Germ).

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A primeira componente principal explica 46,8% da variância observada e as 3 componentes principais explicam 79,3% da variância, o que confere robustez à interpretação dos resultados efetuada com base na análise de componentes principais. Só os eixos 1 e 2 explicam 65% da variância. As variáveis mais importantes para a definição do 1º eixo foram a biomasa vegetativa, o vigor invernal e a data de início da floração. No eixo 2 as variáveis mais importantes foram o comprimento da espiga, a data de inicio de floração e a % de germinação.

Conclusões

Foi observada elevada variabilidade morfológica revelada pelos descritores morfológicos observados no ensaio de campo. Foram obtidos 3 grupos de acessions: grupo 1 com plantas essencialmente com espigas mais compridas e semente com baixa capacidade germinativa, mas também floração tardia e baixa altura; o grupo 2 constituido por plantas com elevada produção de biomassa e de semente, elevado vigor invernal e primaveril, altas e com floração precoce; o.grupo 3, por oposição ao grupo 1 é constituído por plantas com espigas curtas e semente com elevada capacidade germinativa, além de pequeno diâmetro, baixa produção de biomassa e baixo vigor invernal e primaveril. Estes resultados revelaram-se muito úteis para a percepção da variabilidade morfológica da espécie nas regiões do Alentejo e Salamanca e Extremadura Espanhola e para a continuação dos trabalhos de selecção.

Uma vez que se trata de uma espécie vivaz, a observação destes descritores deve repetir-se em 2 anos consecutivos para aferir estes resultados preliminares. O estudo também deverá ser complementado com a realização de ensaios para avaliação agronómica com o objectivo da sua utilização futura em pastagens medicinais.

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Priorización de áreas de conservación y protección de la biodiversidad vegetal de la Comunidad Valenciana (España)

A. Mira Esplá 1, M.J. García-García1 y C. González-García2

1 ETSI Montes. UPM. Depto. Proyectos y Planificación Rural. Camino de las Moreras s/n. 28040 Madrid.

e-mail: alejandramiraespla@gmail.com, mariajesus.garcia.garcia@upm.es 2 ETSI Montes. UPM Depto. Economía y Gestión Forestal. E-mail: concepción.gonzalez@upm.es

Resumen

Esta comunicación tiene como ámbito de actuación la Comunidad Valenciana cuya vegetación destaca por su gran variabilidad y riqueza. La importancia de su diversidad vegetal radica en el elevado número de taxones y endemismos que posee. Esto, unido a la problemática que padece con la sobreexplotación de los suelos y los incendios forestales, han sido los motivos de la elección de este territorio para la realización de este estudio. El trabajo pretende clasificar el territorio de la Comunidad Valenciana en función de su potencial de biodiversidad. Para ello se ha escogido la distribución potencial de 144 especies actualmente presentes en dicho territorio teniendo en cuenta los endemismos ibéricos y valencianos, las especies con alguna figura de protección y aquellas que pertenecieran al estrato arbóreo. La selección de las especies, así como la obtención de la distribución potencial de las mismas, han sido realizadas en estudio más amplio no incluido en esta comunicación. Se utilizó ArcGis para superponer las capas con la distribución potencial de las especies elegidas y se obtuvo una clasificación del territorio asignando un índice en función del número de especies que potencialmente podrían desarrollarse en él. Los resultados ponen de relieve zonas del territorio valenciano, en las que la mayor parte de las especies encuentran las condiciones bioclimáticas idóneas. Éstas, a pesar de contar con una biodiversidad muy elevada, no poseen ninguna figura de protección. Por ello, han sido propuestas para la inclusión en una figura de protección existente o la adopción de medidas legales que salvaguarden el potencial de riqueza florística que poseen, porque pueden servir de nexo de unión entre zonas actualmente protegidas como son los Lugares de Importancia Comunitaria de la Comunidad Valenciana.

Palabras clave: biodiversidad vegetal, SIG, distribución potencial, Bioclim software.

Highlighting areas of conservation and protection of vegetal biodiversity in the Valencia region (Spain)

Abstract

The scope of this paper is the Valencian region (Spain). Its vegetation stands out for its great variety and richness. The importance of its plant diversity lies both in the high number of taxa as in the endemisms it has. Besides of this, problems of overexploitation of land, and forest fires that afflicting this region, have been the reasons for the choice of this territory to carry out this study. The paper aims to classify the territory of Valencia in function of its biodiversity potential. For this we have chosen the potential distribution of 144 species currently present in that territory considering the endemisms Iberian and Valencian, species with some kind of protection and those that belong to the tree layer. The selection of species, as well as obtaining their potential distribution, are part of a larger study and therefore are not included in this communication. ArcGIS was used to overlay layers with the potential distribution of the selected species. A territory classification was obtained by assigning an index depending on the number of species that potentially could grow on it. The results highlight areas of the Valencian region, where most of the species are suitable bioclimatic conditions. These, in spite of having a very high biodiversity, do not have any kind of protection. So they have been proposed to be included in an existing protection network or to adopt legal measures to safeguard the species richness potential they have. This can serve as an union nexus between existing protected areas such as Sites of Importance Community of Valencian Region.

Keywords: biodiversity, GIS, potential distribution, Bioclim software.

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Introducción y antecedentes

La localización geográfica de la Comunidad Valenciana le confiere unas características climáticas particulares que, añadidas a su variada litología, disposición y estructura de relieve, red hidrográfica y zonas húmedas, determina una gran variedad florística (Padilla, 2002; Crespo, 2000).

Se ha escogido la Comunidad Valenciana por la cantidad y calidad de flora y por la gran variedad de hábitats que contiene, además de que, por la problemática acuciante de desertificación y sobreexplotación de los suelos y los incendios forestales frecuentes en la zona, se trata de intentar mantener y mejorar la diversidad florística que acoge así como protegerla de las posibles amenazas. El conocimiento de la distribución geográfica de las especies de esta Comunidad representa una herramienta muy útil para la optimización del tiempo y la disposición de recursos en las tareas de conservación y mejora de la biodiversidad vegetal.

Para este estudio se han seleccionado especies endémicas, con alguna figura de protección y pertenecientes al estrato arbóreo, todas ellas representativas de la flora de este territorio, obteniendo de cada una de ellas la vegetación potencial mediante la utilización de modelos predictivos (Mira, 2012).

Los modelos de distribución de especies constituyen un elemento útil para obtener las áreas donde existe mayor probabilidad de encontrar una especie determinada, dadas las aptitudes ecológicas de las áreas de estudio y basándose en los patrones espaciales de presencia de organismos (Mateo et al., 2011; Yánez, 2011). Se han utilizado para identificar áreas del territorio donde mayor número de especies pueden llegar a desarrollarse: para priorizar áreas de conservación y restauración de la cubierta vegetal en paisajes post-agrícolas (Zafra-Calvo et al., 2010); para la conservación y reintroducción en el hábitat natural de Lychnophora ericoides (Ramos, 2011); con el objeto de la conservación de la biodiversidad en el Sureste de la Península Ibérica, Benito de Pando y Peñas de Giles (2007) realizaron la modelización del hábitat de la especie vegetal Linaria nigricans amenazada por el uso extensivo de invernaderos. También se ha utilizado la modelización del paisaje para trabajos de tipo forestal de restauración de la cubierta vegetal (Siles et al., 2005).

El objetivo del presente trabajo ha sido la clasificación del territorio de la Comunidad Valenciana en función de su capacidad de diversidad vegetal y la posible realización de propuestas de mejora.

Para ello, uno de los métodos empleados para el estudio de la conservación y mejora de la biodiversidad de la Comunidad Valenciana ha sido analizar la conectividad entre las áreas de mayor riqueza y con aquéllas áreas que posean alguna figura de protección (Crooks y Sanjayan, 2006; Saura et al. 2011).

Material y Métodos

Se ha tenido en cuenta la capacidad territorial como la propiedad que adquiere la superficie de la comarca a tratar, para poder albergar especies vegetales que se desarrollen en ella, a partir de las siguientes fuentes de información:

- Mapas de la distribución potencial de las especies seleccionadas (por ser endémicas, protegidas y pertenecientes al estrato arbóreo, (Mira, 2012) Éstos se han obtenido utilizando el algoritmo BIOCLIM que determina los límites probables en los que se desarrolla una especie (Doran y Olsen, 2001), teniendo en cuenta: los puntos de presencia donde se localiza la especie actualmente (fig. 1) y las variables bioclimáticas de la zona de estudio, que se derivan de los valores mensuales de la temperatura y precipitación. Se han tenido en cuenta 6 variables bioclimáticas y 49 especies distintas (Mira, 2012). Así, BIOCLIM clasifica el territorio en: “superficie sin potencial” donde las especies no pueden desarrollarse, “superficie con potencial medio” donde las especies pueden desarrollarse sin alcanzar su máximo desarrollo y “superficie con alto potencial” donde una especie determinada encuentra todas las variables bioclimáticas idóneas para poder desarrollarse.

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- Del Instituto Geográfico Nacional: (http://centrodedescargas.cnig.es/CentroDescargas/buscar.do,

última visita 29/04/2013), se ha obtenido la capa de la Comunidad Valenciana que proporciona la ocupación del suelo (proyecto Corine Land Cover 2006). Este proyecto engloba las 44 clases de cobertura en 8 categorías más generales que serán las que se utilizarán para la clasificación de la capacidad del territorio.

- A partir de la capa obtenida del Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente (http://www.magrama.gob.es/es/biodiversidad/servicios/banco-datos-naturaleza/informacion-disponible/rednatura_2000_lic_descargas.aspx, última visita, 29/04/2013) se han seleccionado los LIC (Lugares de Importancia Comunitaria) para la Comunidad Valenciana para concretar los lugares principales de actuación.

Figura 1. Mapa distribución potencial del Arbutus unedo

La metodología seguida ha consistido en realizar la superposición de todas las capas de distribución potencial de las especies seleccionadas, así como los usos del suelo procedentes de la capa de Corine Land Cover 2006 y la capa de los LIC mediante el software comercial ArcGIS 9.3, obteniendo distintos modelos de capacidad territorial según el número de especies que se desarrollan y el tipo de ocupación del suelo al que se destina un lugar determinado.

Tabla 1. Clasificación de la capacidad teórica para albergar especies según uso de suelo.

Categoría Corine Land Cover

Capacidad Baja

Capacidad Media

Capacidad Alta

Capacidad Muy Alta

Tejido urbano y superficie artificial

Prioridad de actuación NULA Zonas agrícolas Superficie con agua y

zonas húmedas Sistemas agroforestales

Prioridad BAJA

Prioridad MEDIA

Prioridad ALTA

Prioridad MÁXIMA

Bosques

Espacios abiertos con poca o sin vegetación

La capacidad territorial para albergar especies vegetales se ha dividido en cinco categorías: Muy Alta, Alta, Media, Baja, Muy Baja. Las zonas con capacidad “muy alta” son aquellas que poseen las características necesarias para que un número elevado de las especies seleccionadas puedan

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desarrollarse de forma óptima. Por el contrario, las áreas con capacidad “muy baja” describen partes del territorio que impiden que la mayor parte de las especies puedan habitar.

A partir de la capa de Corine Land Cover 2006 y los mapas de distribución de las 49 especies se creó una combinación entre la ocupación real del suelo y la capacidad teórica para albergar especies (Tabla 1). La prioridad de actuación es máxima para los bosques y matorrales con capacidad muy alta (Prioridad Máxima), siendo la de menor prioridad la de los sistemas agroforestales y espacios con escasa vegetación de capacidad baja (Prioridad Baja). No se consideran aquellos terrenos destinados al cultivo agrícola, superficies de agua y zonas del tejido urbano y superficie artificial.

Resultados y Discusión

El estudio de la distribución de las especies ha resaltado zonas del territorio que favorecen en gran medida la diversidad vegetal. En ellas, un gran número de las especies que se han tenido en cuenta encuentran las mejores condiciones para su desarrollo.

Se ha obtenido una zonificación del territorio de la Comunidad Valenciana (figura 2) destacando las zonas (tonos verdes) donde sería urgente intervenir con algún tipo de medida de protección, junto con zonas (tonos morados) en las que ya existe alguna figura de conservación de la biodiversidad. Se han valorado los LIC ya que representan zonas próximas a las obtenidas donde enfocar medidas adicionales de protección. Por provincias, en la figura 2 se encuentran: -La provincia de Castellón, engloba tres grandes zonas de actuación: la 1, la 2 y la 3 (círculos en fig. 2). En el interior de esta provincia se perfila una gran área con elevada capacidad de albergar especies cuya ocupación del territorio permite que se puedan llevar a cabo medidas para la protección de la biodiversidad y conservación de los recursos naturales. Los LICs ocupan la mayor parte del interior, no obstante se observan áreas que conectan estos LICs sin ninguna figura de protección y cuyas características permiten su consideración como aptas para el fomento de la biodiversidad.

-La provincia de Valencia posee cinco áreas de actuación: la 4, 5, 6, 7 y la 8 (fig.2). Éstas describen un área menos compacta que la obtenida para la provincia de Castellón, pero con muchas posibilidades de conectar los LICs que en ella se encuentran o de aumentar la superficie de los mismos. Distintos medios de comunicación (carreteras, líneas de ferrocarril), recorren esta parte del territorio atravesándolo y marcando muchas de las fronteras existentes en los LICs. Esto no limita la posibilidad de ampliar la superficie de la misma e incluso adoptar las medidas oportunas para minimizar el impacto que provoca su existencia.

- La provincia de Alicante posee dos zonas de actuación: la 9 y la 10 (fig.2) con LICs más reducidos pero más numerosos que en las anteriores. Su mayor número de poblaciones y carreteras hacen que las zonas del territorio en las que se puede proteger los recursos naturales sean menos compactas que las de Castellón o las de Valencia.

Las zonas de actuación tienen como características comunes “capacidad alta” y como tipo de ocupación agroforestal, bosques y matorrales o espacios abiertos con poca vegetación (Tabla 1). Con estas características se han localizado áreas próximas a los LICs pero no incluidas en ellos y. áreas que conectan dos o más LICs. Sobre estas zonas se considera necesaria la creación de una nueva figura de protección o la implantación de medidas legales que favorezcan la conservación de la diversidad vegetal que pueden alcanzar. Al estar rodeados por LICs existentes, cabe la posibilidad de ampliar los límites e incluir estas zonas dentro de los mismos. Se busca por tanto, la conectividad de las zonas con mayor riqueza vegetal y favorecer con ello la biodiversidad del territorio valenciano (Lindenmayer et al., 2000).

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Figura 2. Zonificación obtenida (en verde, zonas a intervenir; en malva, zonas actualmente con algún tipo de protección ambiental).

Conclusiones

El estudio de la distribución de las especies ha descubierto zonas del territorio que favorecen en gran medida la diversidad vegetal. De las 49 especies seleccionadas, el estrato arbóreo es el que está más adaptado a las condiciones bioclimáticas del territorio. Mientras que las especies protegidas recogidas en el Catálogo Valenciano de Especies de Flora y que actualmente habitan en la Comunidad Valenciana, no encuentran en la mayor parte del territorio valenciano las condiciones mínimas para poder desarrollarse. El análisis de la capacidad territorial para albergar especies ha desvelado que, existen zonas del territorio valenciano que no se encuentran protegidas y que sin embargo se localizan en posiciones estratégicas para la conectividad con otras zonas que sí cuentan con figuras de protección. Estos lugares se consideran prioritarios para actuar sobre ellos y salvaguardar la capacidad que poseen de albergar máxima diversidad vegetal (zonas verdes, fig.2). Se considera necesario por tanto, la creación de una figura de protección o la implantación de medidas legales que favorezcan la conservación de la diversidad vegetal que pueden llegar a tener estas zonas. Además, pueden ser útiles como nexo de unión entre zonas actualmente protegidas y que se encuentran aisladas unas de otras.

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Capacidade germinativa e quebra de dormência de populações portuguesas de coentro (Coriandrum sativum)

N. Farinha1, O. Póvoa1, E. Lopes1

1C3i, Instituto Politécnico de Portalegre, 7300-110, Portalegre, Portugal; E-mail: nfarinha@esaelvas.pt

Resumo

O Coriandrum sativum L. (coentro) é uma espécie aromática e medicinal usada frequentemente como condimento, sendo a propagação feita por semente. O objetivo deste trabalho foi testar a capacidade germinativa da semente colhida no Alentejo e avaliar a quebra de dormência de um acesso assilvestrado, comparando com cultivares comerciais. O material vegetal, num total de 18 acessos, foi constituído por 15 acessos tradicionais (Landraces) colhidos no final da Primavera/Verão de 2011 em diversos locais do Alentejo, 1 acesso assilvestrado (CS31) da mesma região e 2 amostras comerciais, 1 portuguesa e outra espanhola, consideradas como testemunhas. O 1.º ensaio de germinação, considerando os 18 acessos, foi efetuado em Dezembro de 2011, seguido por um ensaio com 17 acessos após congelação a -20ºC durante 48 horas. O 3º ensaio foi efetuado em Dezembro de 2012 com uma sub-amostra de 8 acessos. Nestes 3 ensaios, as sementes foram incubadas a 20 ºC com fotoperíodo de 12 h. As amostras de semente do acesso assilvestrado obtiveram germinação nula pelo que se delinearam novos ensaios, efetuados a 20ºC/30ºC com 8h escuro/16 h de luz, para avaliar a quebra de dormência: (1) sementes em estufa a 40ºC, 7 dias; (2) ácido giberélico a 0,5g.l-1; (3) escarificação manual; (4) imersão em água destilada durante 3 dias, secagem a 30ºC durante 8h; (5) pré refrigeração a 8ºC durante 7 dias; (6) ácido giberélico a 5 g.l-1; (7) 40ºC durante 1 mês seguida de embebição durante 3 dias e secagem a 30ºC 8 h; (8) 40ºC durante 1 mês, seguido de água em ebulição; (9) 40ºC durante 1 mês, seguido de embebição durante 3 dias a 8ºC e secagem a 30ºC 8 h, seguida de pré-refrigeração a 8ºC durante 7 dias e ácido giberélico 5g.l-1; (10) 40ºC durante 1 mês, seguida de pré-refrigeração a 8ºC durante 21 dias. Foram ainda considerados os resultados da germinação da acession CS31 assilvestrada e da testemunha portuguesa a 20ºC/30ºC com 8h escuro/16 h de luz, num total de 12 modalidades. A capacidade germinativa das sementes evidenciou elevada variabilidade entre acessions nos ensaios efetuados em 2011 e 2012 (entre 0% e 76,5%). Em média, as sementes perderam 8,3% de capacidade germinativa com 1 ano adicional de acondicionamento. A congelação da semente não conduziu a diferenças significativas na capacidade germinativa. No acesso assilvestrado, os melhores resultados de germinação foram obtidos com a aplicação de ácido giberélico.

Palavras-chave: Quebra de dormência, recursos genéticos, variabilidade, conservação da semente, Alentejo.

Seed germinability and seed dormancy breaking from Portuguese cilantro

(Coriandrum sativum) Landraces

Abstract

Coriandrum sativum L. (Cilantro) is an aromatic and medicinal taxon often used for food flavouring. The goal of this study was to test seed germination from seed accessions harvested in Alentejo and evaluate the seed dormancy breaking of one wild growing accession (CS31), compared with commercial cultivars. The plant material, a total of 18 accessions, comprised 15 traditional accessions (landraces) collected in late spring / summer 2011 at various locations in Alentejo region (Portugal), one wild accession (CS31) from same region and two commercial samples (one Portuguese and one Spanish), considered as controls. The first germination test, considering the 18 accessions was done in December 2011, followed by a test with 17 accessions after freezing at -20°C for 48 hours. The 3rd test was done in December 2012 with a sub-sample of 8 accessions. In these three tests, the seeds were incubated at 20°C with a 12 h photoperiod. Seeds from the wild growing accession obtained null germination, so several seed dormancy breaking treatments were carried out (at 20/30°C with 8h dark/16 hours light): (1) seed at 40°C for 7 days, ( 2) gibberellic acid 0.5 g.l-1; (3) manual scarification, (4) soaking in distilled water for 3 days, drying at 30°C for 8 h, (5) pre-chilled at 8°C for 7 days; (6) gibberellic acid at 5g.l-1, (7) 40 °C for 1 month, soaking for 3 days, and drying at 30°C for 8 h; (8) 40°C for 1 month

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followed by boiling water; (9) 40°C for 1 month followed by soaking for 3 days at 8 °C and drying at 30°C 8 h, then pre-chilling at 8°C for 7 days and gibberellic acid 5g.l-1; (10) 40°C for 1 month followed by pre- chilling at 8°C for 21 days. We also considered the germination results of the wild accession CS31 and the Portuguese control at 20/30 °C with 8h/16 h, totalizing 12 treatments. The germination of the seeds showed high variability between accessions in tests conducted in 2011 and 2012 (from 0% to 76.5%). Seed germination decreased an average of 8.3% with one additional year of storage. Freezing the seed didn’t modify significantly their ability to germinate. The best results for the wild accession (CS31) were obtained with the application of gibberellic acid.

Keywords: Seed dormancy breaking, Genetic Resources, variability, storage time, Alentejo.

Introdução

O Coentro (Coriandrum sativum L.) é uma planta anual, herbácea, da família das Umbelíferas (Apiaceae). Apresenta ampla adaptação como cultura em todo o mundo. Cresce com facilidade em diversos tipos de solo e condições climáticas, tolerando bem tanto o frio como o calor, assim como curtos períodos de seca. Prefere solos férteis, frescos, permeáveis, profundos, silico-argilosos com uma boa drenagem, exposição solar e clima temperado ou temperado-quente (Cunha et al, 2011). O fruto é um diaquénio, globoso, constituído por dois mericarpos fortemente unidos e de cor amarelo acastanhada. A floração ocorre normalmente a partir de Maio e os frutos amadurecem entre Junho e Julho (Muñoz, 2000).

A sua origem como espécie cultivada não é muito clara, embora, geralmente, se associe à região mediterrânica e sudoeste da Europa (Simon et al, 1984). No entanto outros autores referem como origem mais provável o Norte de África (Ribeiro, 2000), o Próximo Oriente (Encyclopédie du Monde Vegetal, 1964) e ainda o continente asiático, nomeadamente a Índia (Bremness, 1996).

Na culinária, o coentro é um ótimo substituto do sal, podendo ser utilizadas as folhas da planta fresca ou seca, sendo os frutos usados como especiaria. A nível mundial, a espécie é utilizada como condimento para vegetais e picles, para o molho e pasta de caril, saladas, como também na conservação de carnes secas. É ainda elemento fundamental na tão conhecida dieta mediterrânica, que através da colonização europeia, em especial de Portugal e de Espanha, chegou a pontos do “Novo Mundo”, com destaque para a América do Sul ou, mesmo, ao sudoeste asiático (Cunha et al,.2011). Na utilização medicinal são os frutos que apresentam maior interesse, podendo ser utilizados no tratamento de transtornos digestivos (gastrite, insuficiência pancreática, digestões pesadas, flatulência), em afeções hepáticas de carácter inflamatório ou congestivo e icterícia (Moreira, 2002) e ainda na convalescença de doenças infeciosas e nas halitoses. Os óleos essenciais e ácidos gordos dos frutos são utilizados na indústria, quer em conjunto, quer isoladamente (Diederishen, 1996).

A colheita e armazenamento de sementes de coentro, constituem etapas obrigatórias num programa de melhoramento. As sementes de coentro apresentam problemas na sua capacidade germinativa, relacionados, provavelmente, com fenómenos de dormência e eventualmente perda de viabilidade. A dormência é uma característica biológica da semente, em que esta não germina mesmo que estejam reunidas as condições ambientais adequadas para a germinação (hidratação, temperatura e oxigénio). O fenómeno provém da adaptação das espécies às condições ambientais nas quais se reproduzem. É, portanto, um recurso utilizado pelas plantas para germinarem na época apropriada ao seu desenvolvimento e que visa a perpetuação da espécie (Brito, S/D).

O objetivo deste trabalho foi testar a capacidade germinativa dos acessos de coentro colhidos por todo o Alentejo, avaliar o efeito da congelação temporária da semente na capacidade germinativa e testar métodos de quebra de dormência que possam vir a ser utilizados nos acessos assilvestrados, cuja germinação é praticamente nula. O objetivo global do projeto, em que este trabalho se integra, é o de selecionar uma variedade tradicional de coentro.

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Material e Métodos

Foram testados no total 18 acessos de germoplasma, sendo 15 acessos tradicionais (Landraces) colhidos no final da Primavera/Verão de 2011 em diversos locais do Alentejo (Portugal), 1 acesso assilvestrado (CS31) colhido na mesma região e 2 testemunhas comerciais (1 Portuguesa e 1 Espanhola), adquiridas no mesmo ano. As sementes foram limpas com técnicas expeditas de laboratório e acondicionadas em envelopes de papel e guardadas à temperatura ambiente (ca. de 20 ºC), excetuando nos meses de Junho a Setembro em que foram acondicionadas no frigorífico (5ºC).

Os ensaios de germinação foram efetuados no Laboratório de Biologia Vegetal da Escola Superior Agrária de Elvas. O 1.º ensaio, considerando as 18 amostras de semente foi efetuado em Dezembro de 2011 (cerca de 6 meses após a recolha). As sementes foram colocadas numa câmara de germinação (fitoclima) a 20 °C com fotoperíodo de 12 h. Utilizou-se um delineamento experimental de 100 sementes por caixa de Petri, com 4 repetições por acesso, distribuídas ao acaso. As sementes foram colocadas sobre algodão e papel de filtro humedecido com água destilada, seguindo as regras indicadas pela ISTA (2012) e observadas durante 30 dias. Uma amostra de semente de cada acesso foi colocada numa câmara de congelação a -22ºC durante 48ºC para desinsetização e teste da capacidade germinativa após este tratamento. O novo ensaio de germinação foi instalado de seguida, usando os mesmos procedimentos, à exceção do nº de sementes utilizadas que passou a ser de 50 sementes por caixa de Petri, dado o reduzido tamanho de algumas amostras. Neste teste de germinação foram considerados apenas 17 acessos por se ter esgotado a semente de um dos acessos. Foi efetuado novo teste de germinação, em Dezembro de 2012 com a mesma semente e nas mesmas condições utilizadas no 1º teste, mas apenas para 8 acessos.

Para o acesso assilvestrado (CS31), que nos ensaios anteriores teve germinação nula, foram testadas duas condições de germinação: a 20°C com fotoperíodo de 12 h e a 20ºC/30ºC com 8h de escuro/16 h de luz, comparado com a testemunha portuguesa. Os ensaios de germinação seguintes passaram a ser efetuados a 20ºC/30ºC com 8h de escuro/16 h de luz. Foram testados 10 métodos para avaliar a sua eficácia na quebra de dormência: (1) sementes em estufa a 40ºC durante 7 dias; (2) ácido giberélico a 0,5g.l-1; (3) escarificação manual das sementes com lixa; (4) sementes imersas em água destilada durante 3 dias, com posterior secagem a 30ºC (em estufa) durante 8h; (5) pré refrigeração (pré-chill) a 8ºC durante 7 dias; (6) ácido giberélico a 5g.l-1; (7) sementes em estufa a 40ºC durante 1 mês seguida de embebição (pré-soak) com água destilada durante 3 dias e posterior secagem a 30ºC durante 8 h; (8) sementes em estufa a 40ºC durante 1 mês, seguido de água em ebulição; (9) sementes em estufa a 40ºC durante 1 mês, seguido de embebição (pré-soak) com água destilada durante 3 dias a 8ºC e posterior secagem a 30ºC durante 8 h, seguida de pré-refrigeração a 8ºC durante 7 dias e ácido giberélico a 5g.l-1; (10) sementes em estufa a 40ºC durante 1 mês, seguida de pré-refrigeração a 8ºC durante 21 dias. Além destes 10 métodos, foram considerados os resultados da germinação de CS31 e da testemunha portuguesa a 20ºC/30ºC com 8h escuro/16 h de luz, num total de 12 modalidades.

Foi efetuada a análise de variância utilizando o programa MSTAT-C (Russell, 1986), usando as sub-rotinas “anova-1” e “factor” para avaliar a significância do efeito de, respetivamente um ou 2 fatores, consoante os casos. Para a separação de médias foi usado o teste Duncan na sub-rotina “Range”.

Resultados e discussão

Foi testada a capacidade germinativa das sementes de coentro provenientes de agricultores de vários locais do Alentejo (figura 1, à esquerda) de modo a recolher informação para o estabelecimento de ensaios no campo, bem como para caraterizar a semente a enviar para o banco português de germoplasma vegetal. A capacidade germinativa dos 18 acessos mostrou uma grande variabilidade de resultados (figura 1, à direita), com diferenças altamente significativas entre acessos (ao nível de 0,1%), tendo a germinação variado entre 0% para o acesso CS31 (acesso assilvestrado) e 76,5% para o

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CS13 (não difere significativamente da testemunha portuguesa). As testemunhas portuguesa e espanhola apresentaram respetivamente 74,5% e 49,8% de germinação, com diferenças significativas entre si. Estes resultados evidenciam a baixa capacidade germinativa de muitas sementes de coentro que os agricultores utilizam, bem como a necessidade de multiplicação de semente antes de a enviar para os bancos de germoplasma, ou o cuidado a ter quando se instalam ensaios agronómicos utilizando a semente proveniente diretamente do agricultor, dada a variabilidade nas condições iniciais.

Figura 1 – Esquerda: Locais de colheita dos acessos de coentro em estudo, na região Alentejo e sua localização no mapa de Portugal. Direita: Percentagem de germinação dos 18 acessos de coentro inicialmente em estudo, testados a 20ºC com fotoperíodo de 12h. Colunas acompanhadas pela mesma letra, não são significativamente diferentes.

As sementes de coentro são frequentemente atacadas por insetos durante o armazenamento, os quais depreciam a capacidade germinativa e a qualidade da semente em geral, sendo a congelação eficaz no controlo de insetos em grãos (Aguiar et al., 2003). Desta forma, foi testada a capacidade germinativa após congelação da semente a -22ºC durante 48h (figura 2 à esquerda). A congelação não teve efeito significativo na capacidade germinativa da semente, mas verificou-se efeito significativo do acesso e da interação acesso*congelação. Em média a capacidade germinativa da semente congelada aumentou em 0,8 pontos percentuais, quando comparada com a da semente não congelada. Desta forma a congelação poderá ser um processo acessível aos agricultores para evitar a depreciação da qualidade das suas sementes, provocada por insetos.

Figura 2 – Germinação dos 17 acessos de coentro para avaliar o efeito da congelação (esquerda) e de 8

acessos testados em 2011 e em 2012 para avaliar o efeito do tempo de armazenamento (direita).

Para avaliar o efeito do tempo de armazenamento na capacidade germinativa, as sementes foram testadas em Dezembro de 2011 e após 1 ano. Para os 8 acessos testados (os que possuíam semente em quantidade suficiente), verificou-se que apesar de as diferenças serem estatisticamente não

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significativas, em média ocorreu uma redução de 8,3% na capacidade germinativa (figura 2, direita). Este resultado alerta para a necessidade de prever condições adequadas para a conservação da semente. Verificaram-se diferenças altamente significativas entre acessos e na interação acesso*ano (dados não apresentados).

Dado que nos ensaios de germinação realizados, o acesso CS31 teve percentagem de germinação nula, pesquisaram-se condições de germinação que permitissem evidenciar a capacidade germinativa deste acesso. Este acesso foi colhido num olival tradicional, onde há registo oral da sua existência há pelo menos 50 anos. Considerou-se a recomendação de Ellis, Hong e Roberts (1985), que referem várias temperaturas e condições de luz para a germinação da semente de coentro. Comparando as condições de germinação a 20ºC com fotoperíodo de 12h (anteriormente testadas) com a alternância de 20ºC/30ºC e o correspondente fotoperíodo de 8h de escuro e 16 h de luz, verificou-se que, apesar de as diferenças serem não significativas, nestas condições o acesso CS31 revelou alguma capacidade germinativa, ainda que muito baixa (passou de 0% para 1%), com aumento da germinação também na testemunha portuguesa (figura 3). De notar que um outro acesso também assilvestrado mostrou capacidade germinativa semelhante à de CS31 (dados não apresentados devido à reduzida quantidade de semente existente que limitou a extensão do seu estudo). Para testar os métodos de quebra de dormência, passou-se a utilizar as novas condições de germinação (20ºC/30ºC – 8h/12h).

Figura 3 – Efeito da temperatura e fotoperíodo na germinação das sementes de coentro do acesso assilvestrado (CS31) e da Testemunha Portuguesa.

Dos métodos de quebra de dormência utilizados para o acesso assilvestrado CS31 (figura 4), comparando com o teste com água destilada, os que conduziram a maior percentagem de germinação foram com a utilização de ácido giberélico na concentração de 0,5g.l-1 e de 5g.l-1 que conduziu a 10% e a 9,5% de germinação, respetivamente. O ácido giberélico quando aplicado com outros tratamentos não conduziu a maior capacidade germinativa. Pela observação visual dos frutos verificou-se que tinham um tegumento mais duro do que os frutos dos restantes acessos. Contudo, os tratamentos de escarificação manual do tegumento não aumentaram a capacidade germinativa.

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Figura 4 – Efeito de diferentes tratamentos na germinação da semente de CS31, em comparação com a testemunha portuguesa. Colunas acompanhadas pela mesma letra, não são significativamente diferentes.

Comparando com os resultados obtidos com a testemunha portuguesa (64,5% de germinação apenas com água destilada), os melhores resultados de CS31 são significativamente inferiores, evidenciando que é necessário pesquisar outros métodos de quebra de dormência e avaliar a viabilidade dos embriões da semente destes acessos de coentro.

Conclusões

Existe grande variabilidade na capacidade germinativa das sementes fornecidas pelos agricultores e até nas sementes comerciais, o que adverte para a necessidade de testar a capacidade germinativa antes de utilizar as sementes em testes que exijam rigor científico, ou antes de as enviar para um banco de germoplasma, sendo recomendável a sua multiplicação prévia em igualdade de condicionalismos ambientais e homogeneidade de condições de armazenamento.

A congelação poderá ser um processo acessível aos agricultores para evitar a depreciação da qualidade das suas sementes, provocada por insetos. Em média, num ano, ocorreu uma redução de 8,3% da capacidade germinativa, o que apela à necessidade de averiguar quais as melhores condições de conservação da semente de coentro, para que a capacidade germinativa reduza o mínimo durante o armazenamento.

No acesso de coentro assilvestrado, os métodos que conduziram a maior percentagem de germinação (com diferenças significativas) foram aqueles em que se utilizou ácido giberélico (0,5g.l-1 e de 5g.l-1), mas a maior percentagem de germinação foi de apenas 10%, significativamente inferior à da testemunha portuguesa. O ácido giberélico quando aplicado em conjunto com outros tratamentos não conduziu a maior capacidade germinativa.

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1348

Aproximación a la caracterización de compuestos funcionales en diferentes variedades de clementinas

L. Cebadera-Miranda1, P. Morales1, V. Fernández-Ruiz1, M.C. Sánchez-Mata1, A. Del Pino2,

M. Cámara1

1 Dpto. Nutrición y Bromatología II. Facultad de Farmacia. Universidad Complutense de Madrid (UCM).

Pza Ramón y Cajal, s/n. E-28040 Madrid, Spain. 2 Anecoop, S. Coop. C/ Monforte, 1 entresuelo, 46010 Valencia

Resumen

La importancia del consumo de cítricos para la salud es debida fundamentalmente a la presencia de distintos compuestos bioactivos como la vitamina C y la fibra. Dentro de los cítricos, las clementinas destacan por su agradable sabor debido a un adecuado equilibrio entre azúcares solubles y ácidos orgánicos. En el presente trabajo, como parte del programa de caracterización nutricional y genética de clementinas, se plantea una primera aproximación al conocimiento del contenido de compuestos bioactivos responsables de la funcionalidad fisiológica y organoléptica de tres variedades de clementinas (Basol, Clemenrubí y Clemensoon), en dos estados de maduración diferente, recolectadas durante la campaña de otoño-invierno 2012. Se ha determinado el contenido de vitamina C (ácido ascórbico y dehidroascórbico) y otros ácidos orgánicos por HPLC-UV, así como los contenidos de azúcares solubles (fructosa, glucosa y sacarosa) por HPLC-RI, y fibra (soluble e insoluble AOAC). Las clementinas destacan por su contenido de fibra (2,26 g/100 g, destacando la fracción soluble), ya que el consumo de 100 g permite cubrir el 6,8 % de la cantidad diaria recomendada para adultos (25 g/día). Las clementinas estudiadas destacan por presentar un elevado contenido de vitamina C (94,70 a 101,015 mg/100 g) principalmente en forma de AA(alrededor de un 97% del total), forma con mayor potencial antioxidante que permite cubrir las necesidades diarias de vitamina C de un adulto (80 mg) con la ingesta de 100 g de producto. Respecto a los compuestos responsables de las propiedades organolépticas (ratio dulzor/acidez), la sacarosa fue el azúcar soluble mayoritario (2,60 a 5,44 mg/100g, 64% del total de azucares solubles), y el ácido cítrico fue el principal ácido orgánico (498 – 580 mg/100g), seguido por isocítrico (124 – 142 mg/100g), succínico (127 – 186 mg/100g), oxálico (45 – 48 mg/100g) y málico (35 – 47 mg/100g) entre otros. Se observó que la maduración induce un aumento del contenido de vitamina C (especialmente AA) y de azúcares solubles (principalmente sacarosa), y una disminución del contenido de ácido cítrico en todas las muestras estudiadas. Palabras Clave: Clementinas; compuestos bioactivos; propiedades funcionales.

First approach to the functional compounds characterization of in different

varieties of clementines

Abstract Citrus fruits consumption is important in health promotion mainly due the presence of various bioactive compounds such as vitamin C (mainly ascorbic acid, AA) and fiber (especially soluble fiber). Within citrus fruits, clementines stand out for its pleasant taste due to a proper balance between soluble sugars and organic acids. In the present work, as a part of a nutritional and genetic characterization program of clementines, a first approach to characterize the content of bioactive compounds responsible for sensory and physiological functionality of 3 varieties of clementines (Basol, Clemenrubí and Clemensoon), in two stages of maturation collected during the autumn-winter season 2012 have been performed. In this sense, the content of vitamin C (ascorbic acid and dehydroascorbic) and other organic acids by HPLC-UV, soluble sugars (fructose, glucose and sucrose) by HPLC-RI and fiber (soluble and insoluble) by AOAC method has been evaluated. Clementine varieties considered in this study are a good source of fiber (2.38 g/100g, mainly soluble fiber), since the consumption of 100g covered 6.8% of the recommended daily allowance for adults (25 g per day in adults). The nutritional importance of clementines is mainly due to its high content of vitamins as vitamin C (94.70 to 101.015 mg/100g) mainly in the AA form (around 97% of total), with antioxidant potential, covering the recommended daily intake of vitamin C for an adult (80 mg AA) with the intake of 100 g. Regarding the compounds responsible for the organoleptic properties (balance sweetness / acid), sucrose was the major soluble

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sugar in all samples tested (2.60 to 5.44 mg/100 g, 64% of total soluble sugars), and citric acid was the main organic acid (498 to 580 mg/100g, Rubi and Basol respectively) followed by the isocitric (124 to 142 mg/100g), succinic (127 to 186 mg/100g), oxalic acid (45 to 48 mg/100g) and malic 35 to 47 mg/100g) between others. In relation to the influence of ripening stage, clementines showed an increase in vitamin C content (especially AA) and soluble sugars (mostly as sucrose), whereas citric acid content reduced throughout ripening process. Keywords: Clementines; bioactive compounds; functional properties

Introducción y/o Justificación

Los cítricos constituyen el cultivo más importante de frutales del mundo. En España, los cítricos rinden uno de los beneficios más importantes de las exportaciones agrícolas, centrándose en unas 35 las variedades citrícolas que se comercializan con una cierta importancia comercial (MAGRAMA, 2013). El Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias (IVIA) ha conseguido secuenciar el ADN del genoma de las variedades y patrones de cítricos más importantes y representativos de la citricultura española. Este adelanto científico, enmarcado en el consorcio Citruseq-Citrusgenn, tiene como objetivo la secuenciación del genoma de los cítricos. Para conseguir este resultado, el consorcio está secuenciando el genoma de cientos de híbridos obtenidos mediante cruces de variedades comerciales que combinan cualidades organolépticas y condiciones de perdurabilidad excelentes, atendiendo a la presencia de determinadas características agronómicas, como la resistencia a plagas y enfermedades y la tolerancia a la salinidad de los suelos. En un futuro próximo será más sencillo, menos costoso y sobre todo mucho más rápido, la obtención y puesta a disposición del agricultor de nuevas variedades comerciales de cítricos adecuadas a las necesidades de los productores y a las preferencias de los consumidores (IVIA, 2013). La calidad de los cítricos se puede considerar como un compendio de calidades organolépticas, microbiológicas, nutritivas y comerciales. Su composición es distinta según la variedad, pero en general poseen un alto contenido de vitamina C y ácido cítrico, el cual les proporciona un sabor ácido muy característico; su riqueza en azúcares, especialmente en fructuosa, los hace fácilmente asimilables por el organismo; además, tienen un elevado contenido de agua. En este sentido, los resultados del presente trabajo son una primera aproximación al conocimiento del valor nutricional de las clementinas y su cruce con la información genética obtenida serán de gran interés para todo el sector permitiendo ampliar el conocimiento de estos frutos.

Material y Métodos

En el presente trabajo se han estudiado 3 variedades de clementinas (Basol, Clemenrubi y Clemensoon), en dos estados de maduración en el arbol diferentes, estado 1 (inmaduro) y estado 2 (donde se ha alcanzado la madurez organoléptica, óptimo para su comercialización y consumo), recolectadas en la campaña otoño-invierno del 2012. La parte comestible de cada una de ellas se homogeneizó mediante un dispersor de alto rendimiento obteniéndose diferentes alícuotas para la determinación de sus parámetros físico-químicos, como son humedad, pH, acidez titulable y grados Brix (Horwitz & Latimer, 2005). El índice de madurez (IM) se calculó mediante la relación entre grados Brix y acidez titulable. Asimismo se llevó a cabo la determinación de vitamina C total, ácido ascórbico (AA) y dehidroascórbico (ADHA), y otros ácidos orgánicos (ácido oxálico, ácido tartárico, ácido isocítrico, ácido málico, ácido cítrico y ácido succínico) previa extracción con ácido metafosfórico (4,5%) y posterior cuantificación por HPLC-UV (Sánchez-Mata et al., 2012). Tras la liofilización y conservación de las muestras a -20ºC, se procedió al análisis de los azúcares solubles (fructosa, glucosa y sacarosa) por HPLC-IR (Sánchez-Mata et al., 1998) y de la fibra (soluble, insoluble y total) según el método enzimático-gravimétrico (993.19 y 991.42 de la AOAC (Horwitz & Latimer, 2005). Los resultados fueron analizados estadísticamente mediante ANOVA, LSD y estudio de componentes principales (Statgraphics Plus 5.1).

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Resultados y Discusión

Los resultados de los parámetros físico-químicos se muestran en la Tabla 1; respecto a la humedad, las tres variedades estudiadas presentan contenidos relativamente elevados y estables de agua (en torno a 84-87%). Los valores de pH obtenidos fueron relativamente constantes (3,03 – 3,17), mientras que la acidez titulable presentó mayores variaciones (11,63 – 15,43 mL NaOH/100 g, para Basol y Clemensoon, respectivamente). Comparando los resultados obtenidos entre los diferentes estadios de maduración, destacó la bajada de la acidez titulable y un aumento de los º Brix conforme aumentaba el grado de madurez, excepto en el caso de la variedad Clemenrubí. Dichas variaciones se vieron reflejadas en el IM, que aumentó en mayor medida en la variedad Clemensoon.

Tabla 1. Parámetros físico-químicos de las variedades de clementinas analizadas en ambos estadios de maduración (Media ± SD, n=9)

Basol Clemenrubi Clemensoon

Estadio 1 Estadio 2 Estadio 1 Estadio 2 Estadio 1 Estadio 2

Humedad 87,05 ± 0,07 87,76 ± 0,29 85,31 ± 0,22 84,99± 0,08 86,69 ± 0,19 86,04 ± 0,29

pH 3,03 ± 0,01 3,07 ± 0,02 3,17 ± 0,01 3,03 ± 0,01 3,14 ± 0,04 3,03 ± 0,02

Acidez titulable 13,89 ± 0,27 11,63 ± 0,12 12,80 ± 0,20 13,49 ± 0,11 15,43 ± 0,14 12,61 ± 0,19

º Brix 11,23 ± 0,11 11,90 ± 0,00 13,47 ± 0,06 13,20 ± 0,00 11,97 ± 0,06 13,10 ± 0,00

IM 0,83 ± 0,06 1,03 ± 0,01 0,87 ± 0,01 0,90 ± 0,03 0,72 ± 0,01 0,94 ± 0,01

Humedad (g/100 g ssf); Acidez Titulable (mL NaOH/100g ssf), IM (Índices de madurez) = º Brix /Acidez

titulable. Las tres variedades de clementinas analizadas (estadio 2) presentaron un alto contenido de vitamina C total (93,80 a 101,015 mg/100g, tabla 2) principalmente en su forma activa (AA), con porcentajes relativos entre 90,55 a 99, 27% respecto al total (Fig. 1). Dichos valores son muy superiores a los indicados por otros autores para las mandarinas (30-35 mg/100g; Moreiras et al., 2010 y Souci et al., 2006). Según los valores de ingestas diarias recomendadas (IDR) de vitamina C (80 mg/día) de modo que una porción de 100g de estas clementinas cubrirían más del 100% de dichas IDR (Reglamento 1169/2011). Conforme aumentó el grado de maduración se observó un incremento significativo del contenido de vitamina C total, especialmente en el caso de la variedad Basol (incremento de hasta un 38% de vitamina C total).

Fig. 1.- Porcentajes relativos de AA (ácido ascórbico) y ADHA (ácido dehidroascórbico) en las variedades de clementinas estudiadas

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Los ácidos cítrico (AC), isocítrico (AI) y succínico (AS) fueron los ácidos orgánicos mayoritarios presentes en las tres variedades de clementinas con valores de hasta 581,46; 142,31 y 149,85 mg/100g, respectivamente, destacando Clemenrubí por ser la variedad que mayor contenido de AC y AI presentó. En general, conforme aumentó el estado de maduración se observó un descenso del AC (de hasta 23%) y aumento del AI (de hasta 20%), en el caso del AS las variaciones observadas dependieron de la variedad analizada, mientras que el resto de ácidos orgánicos analizados permaneció más o menos estable durante el proceso de maduración. Tabla 2. Vitamina C total, ácido ascórbico (AA), dehidroascórbico (ADHA) y otros ácidos orgánicos presente en ambos estados de maduración de las variedades de clementinas analizadas (mg/100g ssf)

Basol Clemenrubi Clemensoon

Estadio 1 Estadio 2 Estadio 1 Estadio 2 Estadio 1 Estadio 2

AA 61,06 ± 2,14 91,48 ± 3,435 67,52 ± 4,40 91,26 ± 2,95 68,05 ± 1,08 96,20 ± 4,18

ADHA 2,90 ± 1,20 9,86 ± 0,22 6,30 ± 0,20 5,36 ± 0,94 0,50 ± 0,052 4,55 ± 0,83

Total Vit. C

62,74 ± 1,86 101, 01 ± 2,95 73,30 ± 1,09 94,70 ± 1,37 68,55 ± 1,10 93,80 ± 4,83

AO 51,91 ± 5,45 45,49 ± 2,49 54,59 ± 1,28 48,91 ± 0,45 57,27 ± 2,03 48,5 ± 6,09

AT 8,73 ± 0,38 14,86 ± 1,46 11,34 ± 0,49 14,49 ± 0,30 9,39 ± 0,76 13,2 ± 0,76

AI 99,53 ± 3,84 124,03 ± 2,18 143,39 ± 11,87 142,31 ± 4,23 114,08 ± 5,00 133,78 ± 7,06

AM 47,04 ± 7,61 47,04 ± 7,61 35,30 ± 1,14 36,14 ± 1,44 35,27 ± 1,62 35,84 ± 0,85

AC 644,99 ± 6,81 498,84 ± 17,81 717,72 ± 24,68 581,46 ± 12,04 631,25 ± 14,07 566,56 ± 24,63

AS 153,09 ± 14,03 149,85 ± 7,67 182,04 ± 18,42 127,62 ± 16,84 153,23 ± 28,42 186,76 ± 12,75

Total vitamina C (Total Vit. C), Ácido ascórbico (AA), ácido dehidroascórbico (ADHA), ácido oxálico (AO), ácido tartárico (AT), ácido isocítrico (AI), ácido málico (AM), ácido cítrico (AC) y ácido succínico (AS).

Respecto a otros de los compuestos responsables de las propiedades organolépticas (relación dulzor/acidez), el contenido total de azúcares solubles presentes en las variedades de clementinas analizadas del estado 2 de maduración (estado de maduración comercial) está entre 5,96 – 8,41 g/100g, en Basol y Clemensoon, respectivamente (Tabla 3). La sacarosa fue el azúcar soluble mayoritario (2,60 a 5,44 g/100g, 64% del total de azucares solubles), estando presente la fructosa y glucosa en aproximadamente la misma proporción. Dichas proporciones están en relación con las indicadas por Souci et al., (2006) para las mandarinas, con valores de azúcares totales ligeramente superiores (10,1 g/100g, principalmente en forma de sacarosa con 7,10 g/100g). El contenido de azúcares solubles totales se vio considerablemente incrementado, a la par del grado de madurez, aumentando su contenido total en hasta 61% en el caso de la variedad Basol. Respecto al contenido de fibra (Tabla 3), podemos afirmar que las tres variedades el estado 2 analizadas contienen niveles interesantes de fibra, con valores entre 2,18 y 2,63 g/100g (Clemensoon y Clemenrubí, respectivamente), y valores similares de fibra soluble e insoluble. Manteniéndose dichos valores constantes independientemente del grado de madurez. Así, el consumo de 100g permite cubrir alrededor del 6,8 % de la cantidad diaria recomendada de 25 g/ día (EFSA, 2010). Comparando el contenido de fibra soluble de otras frutas ampliamente consumidas en España, como la manzana (0,70 g/100 g), pera (0,75 g/100 g), ciruela (0,79 g/100g), etc (Calixto-Saura et al., 2010), las clementinas podrían destacar por el aporte de fibra soluble a la dieta, con los consiguientes beneficios para la salud que conlleva el consumo de la misma (regulación de la glucosa y colesterol sanguíneo, prevención de las enfermedades cardiovasculares, etc.) (EFSA, 2010). Siendo los resultados obtenidos ligeramente superiores a los valores de fibra total (1,7 g/100g) principalmente debido a la diferencia en el contenido en fibra soluble (0,67 g/100g) encontrados en las mandarinas (Souci et al., 2006).

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Tabla 3. Azúcares solubles y fibra (total, soluble e insoluble) presente en ambos estados de maduración de las variedades de clementinas analizadas (g/100g ssf; Media ± SD, n=9).

Basol Clemenrubi Clemensoon

Estadio 1 Estadio 2 Estadio 1 Estadio 2 Estadio 1 Estadio 2

Fructosa 0,43 ± 0,09 1,02 ± 0,18 0,75 ± 0,16 0,72 ± 0,01 0,88 ± 0,07 1,12 ± 0,28

Glucosa 0,47 ± 0,14 1,08 ± 0,13 1,13 ± 0,08 0,91 ± 0,05 1,16 ± 0,34 1,85 ± 0,09

Sacarosa 1,44 ± 0,25 3,85 ± 0,16 2,61 ± 0,24 4,69 ± 0,28 2,36 ± 0,81 5,44 ± 0,62

Azúcares totales 2,34 ± 0,47 5,96 ± 0,11 4,24 ± 0,23 6,57 ± 0,21 4,41 ± 0,42 8,41 ± 0,65

Fibra Insoluble 1,15 ± 0,09 0,99 ± 0,05 1,31 ± 0,13 1,20 ± 0,06 1,43 ± 0,04 1,11 ± 0,09

Fibra soluble 1,07 ± 0,01 1,15 ± 0,03 1,11 ± 0,03 1,08 ± 0,04 1,17 ± 0,16 1,07 ± 0,09

Fibra total 2,18 ± 0,11 2,27 ± 0,17 2,37 ± 0,11 2,36 ± 0,22 2,63 ± 0,12 2,18 ± 0,10

Con el fin de caracterizar y clasificar las variedades de mandarina analizadas en los dos estados de maduración atendiendo a los parámetros físico-químicos y nutricionales estudiados, se aplicó un análisis multivariante, aconsejable debido al número de variables estudiadas y la variabilidad observada en todos ellos. Se realizó un análisis de componentes principales (PCA), reduciendo la estructura multidimensional de los datos y proporcionar un mapa de tres dimensiones para explicar la variación observada. Los tres primeros componentes del ACP explicaron 83,36% de la varianza total (primer 47,19% y segundo 71,53%). Como se muestra en la Figura 3, todas las muestras analizadas se representaron gráficamente en el espacio reducido de los dos componentes principales. Se calcularon a partir de los datos analíticos, los coeficientes de correlación entre las variables y los dos componentes principales del análisis. El primer componente principal está altamente correlacionado con las variables vitamina C, AA, ADHA, el índice de madurez, ácido tartárico, fructosa y sacarosa (correlación positiva) también está relacionado con acidez titulable y ácido oxálico (correlación negativa). El segundo componente principal separa las variedades de acuerdo a el contenido de ácido málico (correlación positiva) y negativamente correlacionado con los grados Brix, glucosa y fibra insoluble. Por último, el tercer componente está altamente correlacionado con la humedad, fructosa y fibra total (positivamente) y ácido cítrico (negativamente). Todas las muestras se representan en el espacio de los dos componentes principales (figura 3).

Fig. 3.- Representación gráfica del Análisis de Componentes Principales (ACP) de los parámetros físico-químicos y nutricionales de los frutos de mandarina de tres variedades y dos estados de maduración, 1 (Estadio 1) y 2 (Estadio 2). Leyenda: AT (acidez titulable), GB (ºBrix), IM (índice de madurez), VitC (vitamina C), AA (ácido ascórbico), ADHA (ácido dehidroascórbico), AO (ácido oxálico), AT (ácido tartárico), AI (ácido isocítrico), AM (ácido málico), AC (ácido cítrico), AS (ácido succínico), F (fructosa), G (glucosa), S (sacarosa), AT (azúcares totales), FI (fibra insoluble), FS (fibra soluble), FT (fibra total).

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En general, como podemos ver Basol 1, Clemensoon 1 y Clemensubi 1, todas del primer estadio de maduración, se caracterizan por el primer componente principal (negativamente) y por el segundo componente (positivamente), con mayor intensidad las variedades Basol y Clemensoon, mientras que las mandarinas de las variedades del segundo estadio de maduración se caracterizan por el primer componente principal (positivamente) y por el segundo componente (negativamente) excepto Basol 2. Estos resultados están de acuerdo a lo mencionado anteriormente: los frutos del primer estado se caracterizan por niveles más altos de acidez titulable, ácido oxálico y fibra insoluble mientras que los frutos del segundo estadio se caracterizan por mayor índice de madurez y mayores concentraciones de fructosa, sacarosa, vitamina C, AA, ADHA y ácido tartárico. Basol 2 y Clemensoon se caracterizan por alta humedad y fibra total.

Conclusiones

Las variedades de clementinas analizadas destacan por su elevado contenido de vitamina C (principalmente en su forma activa, ácido ascórbico) cubriendo más del 100% de las IDR para esta vitamina y buenos niveles de fibra, destacando por su elevado contenido de fibra soluble. Se observó que la maduración induce un aumento del contenido de vitamina C (especialmente AA) y de azúcares solubles (principalmente sacarosa), y una disminución del contenido de ácido cítrico en todas las muestras estudiadas.

Agradecimientos

Este trabajo forma parte del proyecto OTRI UCM- ANECOOP S. Coop. (322-2012).

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Isotermas de adsorção de umidade de fatias de goiabas desidratadas pré-

tratadas com solução de ácido ascórbico.

Regilane. Marques Feitosa1, Rossana. Maria Feitosa de Figueirêdo1, Alexandre. José de Melo

Queiroz1 e Josivanda. Palmeira Gomes1

1 Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, Brasil y e-mail: rossana@deag.ufcg.edu.br Resumo

Isotermas de adsorção de umidade é uma ferramenta importante para predizer as interações entre a água e os componentes dos alimentos e fornece informações úteis para as operações de processamento e armazenamento. O valor da atividade de água dá uma indicação segura do conteúdo de água livre no alimento, que influência diretamente nas características dos alimentos e na sua estabilidade, sendo esta a única forma de água utilizada nas alterações relacionadas com o crescimento e a atividade metabólica dos microrganismos. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi determinar as isotermas de adsorção de umidade, a 20, 30 e 40 °C, de fatias de goiabas Paluma desidratadas a 70 oC pré-tratadas com solução de ácido ascórbico (1%). As isotermas foram determinadas utilizando-se o medidor Aqualab e os modelos de GAB, Peleg, Oswin e Smith ajustados as curvas experimentais. Observou-se que o modelo de Peleg foi o que melhor se ajustou às curvas experimentais em todas as temperaturas, apresentando os maiores coeficientes de determinação (R2 > 0,99) e os menores desvios percentuais médios (P < 6,46%). A umidade na monocamada molecular (Xm) do modelo de GAB, indicador da estabilidade do produto, reduziu com o aumento da temperatura, variando entre 7,09 e 19,28% b.s., mostrando que o produto encontra-se pouco sujeito a alterações deteriorativas. As isotermas de adsorção nas temperaturas de 20 e 40 oC se classificam como Tipo II em razão de terem apresentado 0 < K � 1 e C > 2, e na temperatura de 30 oC do Tipo III com valores 0 < K � 1 e C ≤ 2.

Palavras chave: atividade de água, Psidium guajava, secagem

Moisture adsorption isotherms of dehydrated slices guava pretreated with a

solution of ascorbic acid.

Abstract

Moisture adsorption isotherms is an important tool for predicting the interactions between water and food components and provides useful information for the processing and storage operations. The value of water activity gives a reliable indication of the content of free water in the food, which directly influence the characteristics of the food and its stability, which is the only form of water used in the amendments related to the growth and metabolic activity of microorganisms. Given the above, the objective of this study was to determine the moisture adsorption isotherms at 20, 30 and 40 °C of slices of guava Paluma dehydrated at 70 oC pretreated with ascorbic acid solution (1%). The isotherms were determined using the meter Aqualab and models of GAB, Peleg, Oswin and Smith adjusted the experimental curves. It was observed that the Peleg model was the best fit to the experimental curves at all temperatures, with higher coefficients of determination (R2 > 0.99) and the lowest average percentage deviations (P < 6.46%). The moisture in molecular monolayer (Xm) of the GAB model, indicative of stability of the product decreased with increasing temperature ranging between 7.09 and 19.28% bs, showing that the product is little subject to change deteriorative. The moisture adsorption isotherms at temperatures of 20 and 40 oC are classified as Type II because they submitted 0 < K � 1 and C > 2, and at 30 oC Type III with values 0 < K � 1 and C ≤ 2.

Keywords: water activity, Psidium guajava, drying

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Introdução

A redução da atividade de água, que representa a água disponível no alimento, é necessária para assegurar a qualidade físico-química e microbiológica dos alimentos. Segundo Mrad et al. (2012) o ideal para prolongar a vida de prateleira dos alimentos é mantendo a atividade de água inferior a 0,6.

As mudanças químicas e físicas induzidas por aquecimento ou por outros métodos de pré-tratamento, reduzem a atividade de água e alteram o processo de adsorção de umidade para cada tipo de alimento, dependendo da estrutura e da composição do produto. Os alimentos apresentam uma relação inerente entre a atividade de água e a umidade de equilíbrio conhecida por isoterma de adsorção. Um fator de suma importância nas isotermas de adsorção é o efeito da temperatura sobre os alimentos, dado que os alimentos são expostos a várias temperaturas durante o armazenamento (Al-Muhtaseb et al., 2004). É difícil ter um único modelo matemático teórico ou empírico que descreva com precisão a isoterma de adsorção para vários tipos de alimentos. Em razão disso, as isotermas de adsorção podem ser descritas por mais de um modelo e os critérios utilizados para selecionar o mais adequado são o grau de ajuste aos dados (Knani et al., 2012) e os desvios percentuais médios. Portanto, é essencial estudar o comportamento da atividade de água nos alimentos através das isotermas de adsorção, para prever a vida de prateleira dos alimentos em determinadas condições. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi determinar as isotermas de adsorção de umidade, a 20, 30 e 40 °C, de fatias de goiabas cv. Paluma desidratadas a 70 oC pré-tratadas com solução de ácido ascórbico (1%) e ajustar os modelos matemáticos de GAB, Peleg, Oswin e Smith aos dados experimentais.

Material e Métodos

Goiabas (Psidium guajava L.) cv. Paluma no estádio de maturação maduro foram inicialmente lavadas, sanitizadas com solução de hipoclorito de sódio (100 ppm), descascadas manualmente com facas de aço inoxidável, cortadas longitudinalmente em quatro partes e retiradas as sementes. A seguir as fatias de goiaba foram imersas em solução de ácido ascórbico a 1% na temperatura de 5 ºC durante 4 minutos. Após a imersão das fatias as amostras foram colocadas em peneiras para drenar o excesso da solução e em seguida desidratadas em estufa com circulação forçada de ar na temperatura de 70 oC. As isotermas de adsorção de umidade das fatias de goiaba desidratadas foram determinadas utilizando-se o medidor de atividade de água Aqualab, modelo 3TE da Decagon Devices, nas temperaturas de 20, 30 e 40 °C, com a determinação da umidade de equilíbrio em estufa a vácuo a 70 ºC até peso constante. O teor de umidade de equilíbrio em base seca (% b.s.) foi calculado com base na diferença entre a massa da amostra no equilíbrio e a massa seca (Equação 1).

(1)

em que: Xe - teor de umidade de equilíbrio em base seca (% b.s.) magua - massa de água adsorvida pela amostra (g)

mseca - massa seca da amostra (g)

Os modelos empíricos de GAB, Peleg, Smith e Oswin foram ajustados às isotermas de adsorção de umidade das fatias de goiaba desidratadas utilizando-se o programa Statistica, através de regressão não-linear estimada pelo método Quasi-Newton.

1356

GAB

� �� �www

wme CKaKa1Ka1

CKaXX

� (2)

em que: Xe - umidade de equilíbrio aw - atividade de água Xm - umidade na monocamada molecular C e K - parâmetros que dependem da temperatura e natureza do produto

Peleg 21 n

w2n

w1e akakX � (3)

em que: Xe - umidade de equilíbrio aw - atividade de água K1, K2, n1, n2 - constantes do modelo

Smith

)a-ln(1M-MX wbae � (4)

em que: Xe - umidade de equilíbrio aw - atividade de água Ma e Mb - parâmetros de ajuste do modelo

Oswin

� �

b

w

we

a

aaX ��

����

�

�

1 (5)

em que: Xe - umidade de equilíbrio

aw - atividade de água a e b - parâmetros de ajuste do modelo Os critérios usados para determinação do melhor ajuste dos modelos aos dados experimentais

foram: o coeficiente de determinação (R2) e o desvio percentual médio (P), calculado pela Equação 6 e Equação 7, respectivamente.

��

���

2(exp)(exp)

)(2

)(

)(

SQT

SQRR

ee

eteore

XX

XX (6)

� ��

�

�

n

1i e(exp)

e(teor)e(exp)

X

XX.

n

100P (7)

em que: R2 – coeficiente de determinação

SRQ – soma quadrática devido à regressão SQT – soma quadrática total

ex - média amostral

Xe (teor) – umidade de equilíbrio predito pelo modelo Xe (exp) – umidade de equilíbrio experimental P - desvio percentual médio (%) n - número de dados experimentais

1357

Resultados e discussão

Tem-se, na Tabela 1, os valores dos parâmetros dos modelos de GAB, Peleg, Oswin e Smith, ajustados às isotermas de adsorção de umidade das fatias de goiaba Paluma desidratadas a 70 oC pré-tratadas com solução de ácido ascórbico (1%), nas temperaturas de 20, 30 e 40 oC, os coeficientes de determinação (R2) e os desvios percentuais médios (P). De acordo com os valores obtidos dos coeficientes de determinação (R2) e dos desvios percentuais médios (P), pode-se observar que os modelos de GAB, Oswin e Peleg, apresentaram R2 ≥ 0,97 e P ≤ 10%, podendo utilizar estes modelos para representar com boa precisão as isotermas de adsorção de umidade das fatias de goiabas desidratadas, em razão do valor de P indicar um bom ajuste quando ≤ 10%. O modelo de Smith apresentou na temperatura de 20 oC R2 = 0,9760 e P = 4,69%, sendo recomendado o uso desta equação nesta temperatura, nas temperaturas de 30 e 40 oC os valores de P foram maiores do que 10% devendo-se evitar seu uso na estimativa das isotermas das fatias de goiabas.

Tabela 1. Parâmetros dos modelos ajustados às isotermas de adsorção de umidade das fatias de goiaba Paluma

desidratadas a 70 oC pré-tratadas com solução de ácido ascórbico (1%)

Modelos Temperatura

(oC)

Parâmetros R

2 P (%) Xm C K

GAB

20 19,2834 4,9305 0,9205 0,9826 3,93 30 12,1274 1,5530 0,9370 0,9933 8,10 40 7,0874 53,8720 0,9987 0,9987 7,54

Oswin

Temperatura

(oC)

A b R2 P (%)

20 30,0352 0,5830 0,6809 0,8476

0,9773 4,28 30 15,1108 0,9913 8,81 40 11,0699 0,9978 10,07

Peleg

Temperatura

(oC)

k1 n1 k2 n2 R2 P (%)

20 157,9971 3,8860 1,7890 -3,456 0,9965 1,37 30 2,7967 -1,7475 116,9223 5,0860 0,9993 1,48 40 184,8250 12,3377 24,7798 0,6769 0,9983 6,45

Smith

Temperatura

(oC)

A b R2 P (%)

20 -15,5847 53,1506 33,8189 37,4499

0,9760 4,69 30 -10,8093 0,9698 17,94 40 -12,5374 0,9502 40,11

Nota-se que o modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais das isotermas de adsorção de umidade das amostras foi o de Peleg, apresentando os maiores coeficientes de determinação (R2>0,99) e os menores desvios percentuais médios (P<7%), quanto menor o P e maior o R2 maior a precisão do modelo. Comportamento semelhante foi verificado por Bejar et al. (2012) ao avaliarem as isotermas de adsorção de umidade da casca de laranjas “Maltaise” nas temperaturas de 40, 50 e 60 oC, obtendo R2>0,99 e P<3,78%. Noshad et al. (2012) também relataram o melhor ajuste do modelo de Peleg aos dados experimentais das isotermas de adsorção de umidade, nas temperaturas 30, 45 e 60 oC, de fatias de marmelo obtidas por desidratação osmótica utilizando pré-tratamento ultra-sonico. Para as fatias de goiabas nas temperaturas de 20, 30 e 40 oC, o modelo de GAB apresentou R2 > 0,98 e P < 8,1%, podendo-se utilizar este modelo para estimar essas isotermas. Viganó et al. (2012) ajustaram o modelo de GAB as isotermas de adsorção de umidade, nas temperaturas de 20, 30, 40 e 50 oC, de amostras de abacaxi em pó, desidratadas em secador vibro-fluidizado, secador por atomização, liofilizador e secador a vácuo e relataram que o modelo descreveu satisfatoriamente as isotermas, com valores de R2 próximos a unidade e P < 10%. A umidade na monocamada molecular (Xm) do modelo

1358

de GAB, variou entre 7,0874 e 19,2834% b.s., constatando-se uma redução de Xm com o aumento da temperatura (20 a 40 oC), comportamento inverso foi observado para o parâmetro K, que aumentou com o aumento da temperatura. Sawhney et al. (2012) ao ajustarem os dados experimentais das isotermas de adsorção de umidade, nas temperaturas de 25, 35 e 45 oC, da caseína em pó, seca em estufa a 55 oC, observaram que a umidade na monocamada molecular diminuiu com o aumento da temperatura (5,6029% a 25 oC para 4,5458% a 45 oC) e que o K aumentou com o aumento da temperatura. Observa-se que os valores do parâmetro C do modelo de GAB, que é função das interações entre os sítios ativos do produto e as moléculas de água, não apresentaram um comportamento definido, entretanto, entre as temperaturas de 20 e 30 °C ocorreu uma redução nos valores e entre as temperaturas de 30 e 40 °C aumentaram. De acordo com Blahovec (2004) as isotermas de adsorção de umidade das fatias de goiabas são do Tipo II e III; nas temperaturas de 20 oC e 40 oC se classificam como Tipo II em razão de terem apresentado 0 < K � 1 e C > 2, e na temperatura de 30 oC do Tipo III já que 0 < K � 1 e C ≤ 2. Melo et al. (2011) ao avaliarem o comportamento higroscópico das isotermas de adsorção da casca, polpa e parte fibrosa do buriti, na temperatura de 25 oC, apresentaram uma curva típica de isotermas do Tipo II. Pavan et al. (2012) classificaram as isotermas a 25 oC do açaí em pó, desidratado por liofilização, por refractance window e por secagem com ar quente, como do Tipo II. Isotermas do Tipo III foram encontradas por Bejar et al. (2012) para as casca e folhas das laranjas “Maltise”, classificando-as como produtos com pouca adsorção, ricos em açúcares, proteínas e fibras. O modelo de Peleg foi que melhor se ajustou aos dados experimentais, mas em razão dos parâmetros do modelo de GAB terem significado físico e também representou com boa precisão as isotermas de adsorção de umidade das fatias de goiabas desidratadas, na Figura 1, encontra-se os dados experimentais e as curvas ajustadas pelo modelo de GAB das isotermas de adsorção de umidade das fatias de goiaba Paluma desidratadas a 70 oC pré-tratadas com solução de ácido ascórbico (1%), nas temperaturas de 20, 30 e 40 oC. Constata-se haver um grande distanciamento da curva na temperatura de 20 oC em relação as demais e há proximidade entre as curvas, nas temperaturas de 30 oC e 40 oC.

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Atividade de água (aw)

0

20

40

60

80

100

120

140

Um

ida

de

de

eq

uilí

brio

(%

b.s

)

20 0C

30 0C

40 0C

Figura 1. Isotermas de adsorção de umidade de fatias de goiabas Paluma desidratadas a 70

oC pré-

tratadas com solução de ácido ascórbico (1%), com ajuste pelo modelo de GAB

1359

Conclusão Os modelos de GAB, Oswin e Peleg podem ser utilizados para estimar as isotermas de adsorção de umidade nas temperaturas de 20, 30 e 40 oC das fatias de goiaba desidratadas. As isotermas de adsorção de umidade foram classificadas como sendo do Tipo II (20 e 40 oC) e Tipo III (30 oC). Bibliografia Al-Muhtaseb, A. H., McMinn, W. A. M., and Magee, T. R. A. (2004). Water sorption isotherms of

starch powders. Part 1: mathematical description of experimental data. Journal of Food Engineering 6, 297-307.

Bejar, A. K., Mihoubi, N. B., and Kechaou, N. (2012). Moisture sorption isotherms – Experimental and mathematical investigations of orange (Citrus sinensis) peel and leaves. Food Chemistry 132, 1728–1735.

Blahovec, J. (2004). Sorption isotherms in materials of biological origin mathematical and physical approach. Journal of Food Engineering 65, 489-495.

Knani, S., Khalfaoui, M., Hachicha, M. A., Ben Lamine, A., and Mathlouthi, M. (2012). Modelling of water vapour adsorption on foods products by a statistical physics treatment using the grand canonical ensemble. Food Chemistry 132, 1686–1692.

Melo, W. S., Pena, R. S., Rodrigues, A. M. C., and Silva, L. H. M. (2011). Hygroscopic behavior of buriti (Mauritia flexuosa) fruit. Ciência e Tecnologia de Alimentos 4, 935-940.

Mrad, N. D., Bonazzi, C., Boudhrioua, N., Kechaou, N., and Courtois, F. (2012). Influence of sugar composition on water sorption isotherms and on glass transition in apricots. Journal of Food Engineering 111, 403-411.

Noshad, M., Mohebbi, M., Shahidi, F., and Mortazavi, S. A. (2012). Effect of osmosis and ultrasound pretreatment on the moisture adsorption isotherms of quince. Food and Bioproducts

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freeze-dried, Refractance Window dried and hot-air dried açaí (Euterpe oleracea Martius) juice. LWT - Food Science and Technology 48, 75-81.

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Viganó, J., Azuara, E., Telis, V. R. N., Beristain, C. I., Jiménez, M., and Telis-Romero, J. (2012). Role of enthalpy and entropy in moisture sorption behavior of pineapple pulp powder produced by different drying methods. Thermochimica Acta 528, 63–71.

1360

Cinética de secagem em camada de espuma da polpa de mangaba.

Rossana. Maria Feitosa de Figueirêdo1, Alexandre. José de Melo Queiroz1 e Jozan. Medeiros

1 Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, Brasil y e-mail: rossana@deag.ufcg.edu.br

Resumo

A mangaba é uma fruta tropical nativa do Brasil, de sabor peculiar, consumida principalmente na forma de polpa e suco. Nessas apresentações, para ser alvo de uma exploração comercial de maior porte e alcance geográfico, exige a estrutura dispendiosa da cadeia do frio. Como alternativa, tem-se os processamentos envolvendo secagem, que estendem a vida útil, necessária para logística e vida-de-prateleira, por meio da redução da atividade de água. A secagem em camada de espuma (foam-mat drying) se destaca entre outros meios como spray-drying e liofilização, pelo baixo investimento em equipamentos, requerendo simples câmaras com capacidade de aquecimento a temperaturas abaixo de 100 ºC. Neste trabalho, estudou-se a secagem em camada de espuma de polpa de mangaba nas temperaturas de 50, 60 e 70 oC. As amostras, adicionadas de emulsificante e espessante, foram distribuídas em camadas de 0,3 cm de espessura e secas em estufa com circulação forçada de ar. Os dados da cinética de secagem foram ajustados pelos modelos de Page, Henderson & Pabis e Cavalcanti Mata, obtendo-se bons ajustes com os três modelos.

Palavras chave: Hancornia speciosa, desidratação, frutas tropicais.

Foam mat drying kinetics of mangaba pulp.

Abstract

The mangaba is a tropical fruit native from Brazil, with peculiar flavor, consumed mainly in juice and pulp. In these forms, to make possible a commercial exploration of larger load and geographical inclusion, demands the expensive structure of cold chain. As alternative, is had the processing involving drying process, that extend the useful life, necessary for logistics and shelf-life, through the reduction of the water activity. The foam-mat drying advantageous among other processes as spray-drying and lyophilization (freeze-drying), for the low investment in equipments, requesting simple cameras with heating capacity at temperatures below 100º C. In this work, it was studied the foam-mat drying of mangaba pulp at 50, 60 e 70 oC. The samples, added of emulsifier and thicker, were distributed in 0.3cm layers of thickness and dried in oven with forced air circulation. The data of drying were fitted using Page, Henderson & Pabis and Cavalcanti Mata models, obtaining good fittings with all equations.

Keywords: Hancornia speciosa, dehydration, tropical fruits.

Introdução

A redução dos custos de transporte propiciam a exploração de produtos exóticos, endêmicos de regiões restritas e muitas vezes remotas, com características de paladar e aroma peculiares, com vistas a mercados distantes da zona de produção. Nas faixas de maior poder aquisitivo, a demanda por tais produtos é crescente, atendendo a consumidores dispostos a adquirir produtos diferentes, mesmo pagando um preço maior. A mangaba (Hancornia speciosa Gomez) apresenta grande potencial para exploração no segmento de frutas tropicais, tanto no mercado interno quanto destinada a exportação; no Brasil, está distribuída nas regiões Centro Oeste, Sudeste, Norte e Nordeste, com maior abundância nas áreas litorâneas do Nordeste em razão das características edafoclimáticas propícias ao seu cultivo, onde se encontra quase a totalidade da produção nacional. Por ser muito perecível, sofre grandes

1361

perdas de produção durante a safra. As técnicas de conservação utilizadas pelos produtores locais se resumem ao congelamento da polpa em pequena escala. Técnicas de conservação por redução de atividade de água constituem um recurso útil por combinar conservação com redução de volume armazenável e transportável e eliminação da necessidade da cadeia do frio. Com o propósito de se prolongar a vida útil com máxima manutenção da qualidade empregam-se técnicas de secagem específicas para cada tipo de matéria-prima, levando-se em conta principalmente fatores relacionados aos custos e a qualidade do produto final.

Diante disto este trabalho foi realizado com o objetivo de se determinar a cinética de secagem em camada de espuma da polpa de mangaba.

Material e Métodos

Este trabalho foi realizado na Universidade Federal de Campina Grande, no estado da Paraíba, Brasil. Os frutos da mangabeira (Hancornia speciosa Gomez) foram colhidos maduros, a seguir foram selecionados, sanitizados com solução de hipoclorito de sódio e despolpados em despolpadeira.

Elaborou-se uma formulação composta de polpa de mangaba, 5% do emulsificante Emustab® (produto à base de monoglicerídeos destilados, monoestearato de sorbitana e polisorbato 60) e 2,5% do espesante Liga Neutra® (produto à base de sacarose e dos espessantes, carboximetil-celulose e goma guar). A formulação foi homogeneizada em batedeira durante 6 minutos até formar espuma com uma densidade variando entre 400 a 500 kg/m3; em seguida a espuma foi espalhada sobre bandejas de aço inoxidável em uma camada de 0,003 m e levada para desidratação em estufa com circulação forçada de ar a 50, 60 e 70 oC. Este processo é conhecido como secagem em camada de espuma (foam-mat drying). A cinética de secagem da espuma formulada foi acompanhada pesando-se as bandejas em intervalos regulares, até peso constante. Quando o peso constante foi atingido, determinou-se o teor umidade e foram calculados os valores da razão de umidade (Equação 1).

�� =����

�����

(1)

em que: RX – razão de umidade (adimensional); X – umidade “absoluta” (base seca); Xe – umidade de equilíbrio (base seca); Xo – umidade inicial (base seca)

Realizou-se a análise do processo de secagem em camada de espuma através da representação gráfica dos dados experimentais da razão de umidade em função do tempo de secagem (cinética de secagem) e ajustou-se os modelos semi-teóricos de Cavalcanti Mata (Eq. 2), Henderson & Pabis (Eq. 3) e Page (Eq. 4) a curva de secagem utilizando-se o programa Statistica® por meio de regressão não-linear.

5a

3a

1 a)bt.exp(a)btexp(aRX 42 � (2)

kt)aexp(RX � (3)

nkteRX � (4)

em que: RX - razão de umidade (adimensional); a1, a2, a3, a4, a5 b, a, n - constantes das equaçõe s(adimensional); k - constante da equação (1/min); e t - tempo (min).

Como critério de avaliação da representatividade dos modelos adotou-se o coeficiente de determinação (R2) e o desvio quadrático médio (DQM) (Eq. 5), em que menores valores de DQM e maiores valores de R2 indicam melhores ajustes.

� �n

DQM

2exppred RXRX �

� (5)

1362

em que: DQM - desvio quadrático médio; RXpred - razão de umidade predito pelo modelo; RXexp - razão de umidade experimental; e n - número de observações.

Resultados e Discussão

Na Tabela 1 são apresentados os valores dos parâmetros dos modelos de Cavalcanti Mata, Henderson & Pabis e Page, ajustados aos dados da cinética de secagem da polpa de mangaba a 50, 60 e 70 oC, os coeficientes de determinação (R2) e os desvios quadráticos médios (DQM). Os três modelos utilizados produziram bons ajustes aos dados experimentais, apresentando R2 > 0,990 e DQM < 0,11. Apesar do modelo de Cavalcanti Mata apresentar os maiores R2 nas temperaturas de 50 e 60 oC, os modelos de Henderson & Pabis e Page apresentaram também R2 acima de 0,990, podendo ser usados na estimativa das curvas de secagem da polpa de mangaba em camada de espuma. Alexandre et al. (2006) ao ajustarem os modelos de Henderson & Pabis e Page aos dados de secagem da polpa de pitanga formulada, pelo método de secagem em camada de espuma, encontraram R2 acima de 0,96. Furtado et al. (2010) ao estudarem a cinética de secagem (60, 70 e 80 °C) da polpa de ceriguela pelo método de camada de espuma através do ajuste dos modelos matemáticos de Henderson & Pabis e Page aos valores experimentais verificaram que estes modelos se ajustaram satisfatoriamente com R2 variando entre 0,9785 a 0,9986 e erro médio estimado entre 0,0163 a 0,0723.

A constante de secagem k do modelo de Page representa o efeito das condições externas de secagem. As constantes k e n do modelo de Page mostraram acréscimo com o aumento da temperatura, estando de acordo com o comportamento verificado por Azoubel et al. (2010) e por Silva et al. (2008) ao ajustarem este modelo às curvas de secagem de fatias de banana e da polpa de tamarindo (secagem em camada de espuma), respectivamente. Do modelo de Page constata-se que o valor de k foi superior e o de n foi inferior, aos valores obtidos por Dantas et al. (2008), no ajuste a curva de secagem em camada de espuma da polpa de jaca a 90 oC (k = 0,0046 min-1; n = 1,2651).

Observa-se que ao se ajustar o modelo de Cavalcanti Mata com seis parâmetros às curvas de secagem da polpa de mangaba formulada nas temperaturas de 50, 60 e 70 ºC, os valores de a1 e a3 foram inferiores a 1, indicando redução com o aumento da temperatura e os parâmetros a2 e a4 com valores variando entre 0,9 e 1,3, aumentaram com o aumento da temperatura. Notam-se oscilações nos valores com o aumento da temperatura para os parâmetros b e a5. Marques et al. (2007) ao utilizarem o modelo de Cavalcanti Mata no ajuste das curvas de cinética de secagem (50, 60 e 70 ºC) de pseudofrutos de caju pré-tratados osmoticamente verificaram que dentre os modelos matemáticos aplicados, o modelo proposto por Cavalcanti Mata ajustou melhor os dados experimentais de secagem com um valor médio para o coeficiente de determinação de 0,9994. Aumento nos valores com o acréscimo da temperatura foi observado também em relação aos parâmetros a e k do modelo de Henderson & Pabis. Para Guedes & Faria (2000) o parâmetro k do modelo de Henderson & Pabis é influenciado pela temperatura de secagem. Comportamento semelhante foi observado por Alexandre et al. (2006) ao ajustarem o modelo de Henderson & Pabis às curvas de secagem da polpa de pitanga, nas temperaturas 50, 60 e 70 ºC. Wilson et al. (2012) ao ajustarem o modelo de de Henderson & Pabis as curvas de secagem em camada de espuma da polpa de manga da variedade Dushehri nas temperaturas de 65, 75 and 85oC, encontraram valores de k variando entre 0,005 e 0,008 min-1 e de a variando entre 0,933 e 1,061.

1363

Tabela 1. Parâmetros dos modelos ajustados às curvas da cinética de secagem da polpa de mangaba formulada e

seus respectivos coeficientes de determinação (R2) e desvios quadráticos médios (DQM)

Modelo Temp.

(°C)

Parâmetro R

2 DQM

a1 b a2 a3 a4 a5

Cavalcanti Mata

50 0,69176 0,00853 0,94361 0,69186 0,94299 -0,39318 0,9988 0,0418 60 0,51488 0,00822 1,15985 0,51488 1,15985 -0,0042 0,9989 0,0103 70 0,51112 0,01008 1,21559 0,51112 1,21559 -0,03174 0,9994 0,0881

Modelo Temp.

(°C)

Parâmetro R

2 DQM

a k

Henderson & Pabis

50 1,0115 0,0117 0,9917 0,0474 60 1,0335 0,0118 0,9950 0,0992 70 1,0444 0,0255 0,9943 0,0581

Modelo Temp.

(°C)

Parâmetro R

2 DQM

k n

Page 50 0,0061 1,1458 0,9945 0,0347 60 0,0079 1,1951 0,9982 0,1024 70 0,0095 1,2522 0,9989 0,0451

Na Figura 1 são apresentados os dados da secagem em camada de espuma da polpa de mangaba formulada nas temperaturas de 50, 60 e 70 oC e as curvas de ajuste pelos modelos de Cavalcanti Mata, Henderson & Pabis e Page, na forma do adimensional de umidade (razão de umidade) em função do tempo. Observa-se que no início do processo de secagem a perda de umidade foi mais acentuada e com o tempo foi sendo reduzida. Verifica-se redução da razão de umidade em função do tempo e que o menor tempo de secagem ocorreu na temperatura de 70 ºC. Os tempos de secagem foram de 210 min para temperatura de 50 ºC, de 180 min para temperatura de 60 ºC e 120 min para temperatura de 70 ºC verificando-se, desta forma, que as curvas de secagem foram influenciadas pela temperatura com a redução nos tempos sob o efeito da utilização de temperaturas mais elevadas do ar de secagem. Os tempos de secagem foram inferiores ao observado por Alexandre et al. (2006) na secagem com camada de espuma de 0,005 m da polpa de pitanga (480 min a 50ºC; 300 min a 60ºC; e 240 min a 70ºC) e por Silva et al. (2008) na secagem de polpa de tamarindo (258 min a 50 oC; 204 min a 60 oC; 180 min a 70 °C) pelo mesmo método com espessura da camada de espuma de 0,005 m, porém muito superior ao reportado por Rajkumar et al. (2007) em secagem de polpa de manga a 60ºC, contendo em sua formulação albumina de ovo e metilcelulose, que foi de 35 min para obtenção de umidade final de 5,56%. Kadam & Balasubramanian (2011) demoraram cerca de 510 min a 60 oC e 450 min a 70 oC para secarem em camada de espuma suco de tomate com adição de albumina com uma espessura da camada de 0,0025 m. Wilson et al. (2012) encontraram na secagem em camada de espuma da polpa de manga da variedade Dushehri tempos de secagem de 390, 330 and 300 min nas temperaturas de 65, 75 and 85oC, respectivamente. Estas diferenças nos tempos de secagem provavelmente também se devem as espessuras das camadas de espuma, aditivos utilizados, densidades das espumas e características físico-químicas das polpas de frutas. Mas, segundo Krokida et al. (2003) a temperatura é considerada a variável mais importante no processo de secagem de vários tipos de vegetais. Thuwapanichayanan et al. (2008) verificaram que a taxa de secagem em camada de espuma da banana aumentou com o aumento da temperatura de secagem.

Verifica-se dentre os modelos testados que a curva gerada com base no modelo de Cavalcanti Mata a partir do tempo de 80 min, se aproxima mais dos pontos experimentais, seguida da curva gerada a partir do modelo de Page. A partir do tempo de 80 min, o modelo de Henderson & Pabis se ajustou com menor precisão aos dados experimentais que os demais modelos.

1364

(a)

(b)

(c)

Figura 1. Curvas de secagem da polpa de mangaba nas temperaturas de 50oC (a), 60

oC (b) e 70

oC (c), com

ajuste pelos modelos de Cavalcanti Mata, Henderson & Pabis e Page

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Tempo (min)

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

(U-U

e)/

(Ui-U

e)

Cavalcanti Mata

Henderson & Pabis

Page

Dados experimentais

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Tempo (min)

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Cavalcanti Mata

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Dados experimentais

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Tempo (min)

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Cavalcanti Mata

Henderson & Pabis

Page

Dados experimentais

1365

Conclusões

O aumento da temperatura de secagem de 50 para 70 ºC. provocou redução de 40% no tempo de secagem. Os modelos de Cavalcanti Mata, Henderson & Pabis e Page se mostraram adequados para a predição das curvas de secagem em camada de espuma da polpa de mangaba, com melhor desempenho do modelo de Cavalcanti Mata.

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1366

Desarrollo de films plásticos de embalaje recubiertos con TiO2 para la degradación de Compuestos Orgánicos Volátiles.

R.M. Cámara 1, R. Portela2 , F. Gutiérrez-Martín3, S. Suárez4 y B. Sánchez4

1 Departamento de Ingeniería Forestal. ETSI Montes UPM. C/Ciudad Universitaria s/n, 28040. Madrid, España.

E-mail: rm.camara@upm.es 2 Ingeniería de Procesos Catalíticos Medioambientales ICP-CSIC. C/ Marie Curie, 2. 28049. Cantoblanco.

Madrid, España. E-mail: raquel.portela@csic.es 3 Departamento de Química Industrial y Polímeros. EUIT Industriales UPM. C/ Ronda de Valencia 3, 28012.

Madrid, España. E-mail: fernando.gutierrez@upm.es 4 Unidad de Tratamiento Fotocatalítico de Contaminantes en Aire CIEMAT. Avda. de la Complutense 40,28040.

Madrid, España. E-mail: benigno.sanchez@ciemat.es, silvia.suarez@ciemat.es

Resumen

Este trabajo presenta un primer avance en el ensayo de polímeros comerciales empleados en Embalajes en Atmósfera Modificada (EAM) en la industria alimentaria, para servir de soporte al TiO2, que les confiere propiedades fotocatalíticas. Se evaluaron las características ópticas de los polímeros, y se optimizó la fijación del fotocatalizador para obtener una impregnación homogénea, duradera y con elevada actividad fotocatalítica. Los resultados obtenidos con estos materiales revelaron una buena actividad fotocatalítica en la degradación de tricloroetileno, como compuesto volátil modelo. La metodología usada en este trabajo para obtener películas finas de dióxido de titanio en polímeros puede permitir que sean empleados como “envases activos”, así como para degradar gases no deseados generados en el almacenaje de productos vegetales y frutas de maduración rápida.

Palabras clave: Fotocatálisis, envases activo, dióxido de titanio, Embalajes con Atmósferas Modificadas.

Performance of TiO2 coated plastic packaging films in the degradation of Volatile

Organic Compounds.

Abstract

This work presents the first data on the performance of commercial polymers used in Modified Atmosphere Packaging (MAP) in Food Industry, to be used as support for TiO2 and provide them with photocatalytic properties. Optical properties of the plastics have been evaluated, and different operating conditions have been tested in order to optimize the fixation of the photocatalyst to obtain a homogeneous coating, with durable and high photocatalytic activity. The photocatalytic results obtained with these materials revealed good photocatalytic activity for elimination of trichloroethylene, which was tested as a model of volatile gas. Therefore, the methodology used in this work can be a valid method to obtain TiO2 thin films on plastic to be employed as “active packaging” and thus to decompose unwanted gases during the storage of vegetables and climacteric fruits.

Keywords: Photocatalysis, active packaging, Titanium dioxide, Modified Atmosphere Packaging.

Introducción y Justificación

La fotocatálisis forma parte de los procesos avanzados de oxidación , y se postula como una técnica atractiva e innovadora que despierta un creciente interés en su aplicación para la eliminación de muchos compuestos orgánicos e inorgánicos (Domènech, 2001). Esta tecnología, ha atraído gran atención en la industria medioambiental (Cheng et al., 2008), empleándose también para la

1367

conservación de productos frescos almacenados en frío, en atmósferas controladas (AC) (Kartheuser and Boonaert, 2007), atmósferas modificadas (AM) (Cho et al., 2007) y esterilización de productos hortofrutícolas. El TiO2 cristalino es el semiconductor más empleado en fotocatálisis, debido a que es química y biológicamente inerte, no tóxico, y está aprobado por la American Food and Drug

Administration (FDA) para ser empleado en materiales en contacto con los alimentos (Maneerat and Hayata, 2008). El ancho de banda del TiO2 (en torno a 3,2 eV) permite emplear la luz solar como fuente de radiación para la fotoactivación del semiconductor. Determinados compuestos generados por los productos frescos, como son los terpenos o ácidos carboxílicos, pueden tener efectos fisiológicos o influir en la calidad del producto final (Toivonen, 1997). Este tipo de compuestos pueden condicionar el resultado de la maduración postcosecha, por lo que deben ser tenidos en cuenta, teniendo especial relevancia en el caso de EAM (Burg and Burg, 1969), donde pueden afectar a la calidad final del producto fresco. En este trabajo se pone de manifiesto que los polímeros empleados habitualmente en envasado en la industria alimentaria resultan materiales muy novedosos como soporte para la deposición de recubrimientos de TiO2 (Sánchez et al., 2006), con los que se consigue buenos resultados de actividad fotocatalítica en la oxidación de tricloroetileno, lo que puede permitir su empleo para la reducción de COVs no deseados en el interior de EAM.

Materiales y Métodos

Se realizó una selección de homopolímeros y copolímeros con uso en aplicaciones agroalimentarias en formato comercial (Jovanovic and Dzunuzovic, 2011), tales como poli(etileno) (PE), copolímeros etileno-acetato de vinilo (EVA) con distintos aditivos, poli(propileno) (PP), poli(cloruro de vinilo) (PVC) en formato rígido y flexible, poli (etilén tereftalato) (PET) y poli(etilén tereftalato glicol) (PET-G). Los polímeros ensayados presentan distintos aditivos, como estabilizantes UV tipo HALS (Hindered Amine Light Stabilizers), que pueden prevenir la fotooxidación, plastificantes, tensioactivos y otros aditivos de proceso (A.P.) tales como antioxidantes.

Tabla 1. Polímeros orgánicos disponibles en el mercado incluidos en este trabajo

Nombre del polímero Aditivos

conocidos Nombre de

muestra Espesor

(mm)

Nº muestras

Densidad

(g/cm3)

Poli (etileno) A.P. PE 0,20 10 0,922

Etileno-acetato de vinilo (EVA 4%)

A.P. EVA 0,20 10 0,924

A.P., HALS EVA-H 0,20 10 0,941

A.P, tensioactivo hidrófilo

EVA-SH 0,20 10 0,924

Poli (propileno) A.P. PP 0,05 10 0,902

Poli (cloruro de vinilo)

Estabilizante UV, A.P

PVC-R (rígido) 0,20 10 1,4

Plastificantes, A.P.

PVC-F (flexible) 3 10 1,4

Poli (etilén tereftalato) A.P. PET 0,15 10 0,045

Poli (etilén tereftalato glycol)

A.P. PETG 1 10 1,27

Los polímeros fueron suministrados por Repsol YPF (Poliolefinas), Manuplast (PVC), Wacotech GmbH&Co.(PET) y NIVIC Plásticos Internacionales S.L. (PETG), que han proporcionado los datos técnicos incluidos en la tabla 1. Para la síntesis del fotocatalizador se empleó la tecnología sol-gel, preparando un sol ácido de TiO2 en base acuosa a temperatura ambiente Se utilizó como precursor isopropóxido de titanio ((Ti(iOPr)4, Aldrich), siguiendo la formulación: 900:6,5:74 (H2O:HNO3:Ti(iOPr)4) (Yamazaki-Nishida et al., 1993, Sánchez et al., 2006) .

1368

Se realizó la impregnación multicapa con secado intermedio por las dos caras de los polímeros a temperatura ambiente, mediante impregnación a velocidad controlada de 1,5 mm/s. El valor de temperatura de transición vítrea de cada polímero (Tg) determinó la temperatura de secado de las películas de fotocatalizador preparadas: 50oC durante 1 hora para los más sensibles térmicamente (PET y PETG), y 100ºC durante 15 minutos para los de mayor resistencia térmica (PP, PVC, PE y copolímeros EVA). Para analizar las propiedades ópticas de los polímeros y películas preparadas se utilizó un espectrofotómetro UV-Vis Perkin Elmer Lambda 650S. El análisis de la composición química de los polímeros se realizó con un espectrómetro FT-IR Thermo Nicolet 6700 con accesorio de reflectancia total atenuada (ATR) y cristal de ZnSe con ángulo de medición de 45º. Las propiedades cristalinas del TiO2 preparado se determinaron por difracción de rayos X (XRD) con un difractómetro D5000 empleando la radiación K� del cobre (�=1,542 Å), a partir del xerogel obtenido mediante secado a la misma temperatura que los recubrimientos depositados sobre las muestras. Las características texturales y composicionales de las películas preparadas se determinaron por microscopía electrónica de barrido y análisis por energía dispersiva de rayos X (SEM-EDX), utilizando un microscopio electrónico S-2500 HITACHI. Los ensayos de actividad fotocatalítica se realizaron en un reactor de placa plana de acero inoxidable de dimensiones externas 120 mm x 50 mm x 10 mm (largo, ancho, alto) (Suárez et al., 2008). Para el análisis de los productos de la reacción se acopló al espectrómetro FT-IR una celda de gases de reflexión múltiple con 2 m de paso, calefactada a 110ºC. Los ensayos se realizaron en flujo continuo, con análisis de la corriente de aire seco en tiempo real. Se realizó el seguimiento de los principales compuestos generados en la reacción de degradación del gas tricloroetileno, empleado como modelo: dióxido de carbono (CO2) y cloruro de hidrógeno (HCl) según la Ecuación global 1. También se realizó el seguimiento de los productos intermedios generados como fosgeno (COCl2), cloruro de dicloroacetilo (C2HCl3O), monóxido de carbono (CO) y agua (H2O). Como fuente de radiación se utilizaron dos lámparas fluorescentes UV-A de 8W con una irradiancia media estable a 360 nm de 9,8 mW/cm2, medida con un radiómetro Handfield.

(1)

Resultados y Discusión

Debido a la diferencia de grosor de las muestras ensayadas, se calculó la densidad óptica (DO360nm) según la Ecuación (2), donde T es la transmitancia en tanto por uno en la longitud de onda de referencia (�=360 nm) y e el espesor del polímero en mm. De entre los polímeros comerciales ensayados se descartaron PVC-F y EVA-H, por poseer una T inferior al 35% en el valor de referencia, como se muestra en la Tabla 2. DO360 = -(log10 T360) e

-1 (2)

Tabla 2. Densidad óptica y transmitancia a 360 nm de los polímeros ensayados

Polímero T360(%) e (mm) DO360 (mm-1)

PE 79 0,20 0,51 EVA 75 0,20 0,62

EVA-H 31 0,20 2,54 EVA-SH 89 0,20 0,25

PP 91 0,05 0,82 PVC-R 80 0,20 0,48 PVC-F 1 3,00 0,67

PET 73 0,15 0,91 PETG 74 1,00 0,13

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1369

El análisis XRD del xerogel obtenido secando el sol de TiO2 a 50ºC indica una presencia mayoritaria de la forma cristalina anatasa, obteniéndose mediante la ecuación de Scherrer un tamaño medio de cristal de 3,9 nm, del orden del obtenido por otros autores con rutas de síntesis similares (Hu and Yuan, 2006). Los polímeros seleccionados en base a sus propiedades ópticas fueron recubiertos con tres capas de fotocatalizador, cuya fijación fue defectuosa sólo en el caso del PE y copolímeros EVA (EVA y EVA-SH) debido a su elevado carácter apolar como se confirmó en el análisis EDX. En el resto de polímeros la fijación del dióxido de titanio fue aceptable, por lo que fueron seleccionados para realizar ensayos de actividad fotocatalítica. Las películas preparadas sobre PP, PVC-R, PET y PETG mostraron fotoactividad en la degradación de tricloroetileno, aumentando ésta con el número de capas depositadas. Se han hecho ensayos con caudales de 100, 200 y 300 ml/min, y concentración inicial variable de TCE entre 15 y 60 ppm. Para evaluar los resultados de actividad fotocatalítica se calculó la conversión (X, %) y selectividad a CO2 (SCO2, %) en función del tiempo de residencia (tr, s), según se indica en las Ecuaciones 3 a 5.

(3)

(4)

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� (5)

Donde V es el volumen de reacción, que depende de la superficie del fotocatalizador, y Q el caudal de entrada en el reactor. Cuanto mayor es el tiempo de residencia, no sólo las conversiones de TCE con todos los soportes aumentan, la selectividad a CO2 se ve favorecida. Tanto a tiempos de residencia altos como bajos, la mejor conversión se obtiene con PET (aproximadamente el 50%), con el que se alcanzan también buenos resultados de selectividad a CO2, con valores entorno al 45%. La conversión obtenida en PVC-R y PETG es muy parecida en ambos materiales, con una dependencia prácticamente lineal con el tr, consiguiéndose mejores resultados de selectividad a CO2 con PVC-R.

Figura 1. Resultados de actividad fotocatalítica obtenidos con las películas de TiO2 depositadas sobre diferentes polímeros en función del tiempo de residencia. Concentración inicial de 30 ppm de TCE.

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1370

En el caso de la película sobre PP, la conversión parece estar limitada a valores por debajo del 30%, lo que permite reducir la generación de subproductos y mejorar significativamente el grado de mineralización a tiempos de residencia altos.

Conclusiones

La metodología empleada permite realizar la síntesis de TiO2 y la obtención de películas delgadas de fotocatalizador a baja temperatura, respetando las limitaciones térmicas de los polímeros empleados como soporte, si bien es necesario mejorar las propiedades superficiales de los polímeros para fijar una mayor masa de TiO2 en la película y evaluar su comportamiento a largo plazo. Todas las muestras preparadas presentan actividad fotocatalítica para la oxidación de compuestos volátiles y por tanto su aplicación en diversos campos de la industria alimentaria es muy prometedora. Los recubrimientos con 3 capas de titania con mejores resultados fotocatalíticos son los realizados sobre PET consiguiendo un 53% de conversión de tricloroetileno en una corriente de aire seco de 100 ml/min, con 30 ppm de contaminante (TCE), obteniendo además un grado de mineralización del 43%.

Agradecimientos

Los autores agradecen al Plan Nacional I+D+i del Gobierno de España la financiación recibida a través del proyecto CTM2011-25093, el contrato Juan de la Cierva de R. Portela y el contrato Ramón y Cajal de S. Suárez.

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1371

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Effect of fresh and composted spent coffee grounds on lettuce growth, photosynthetic pigments and mineral composition

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Efeito da borra de café fresca e compostada no crescimento, teores em pigmentos fotossintéticos e composição mineral de plantas de alface

Resumo

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Material and methods

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Table 1. Mineral composition of fresh and composted SCG, as well as topsoil used to perform the several

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Results and discussion

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Table 2. Effect of fresh SCG, at different concentrations (0-20%, v/v) on lettuce growth, photosynthetic pigments and

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Table 3. Effect of composted SCG, at different concentrations (0-30%, v/v) on lettuce growth, photosynthetic pigmen

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Conclusions

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Acknowledgments

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References

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