Preparando el cultivo de la papa para el cambio climático

Seguridad alimentaria con valor agregado

W. Amoros

SIMPOSIO CIENTIFICOCAMBIO CLIMATICO Y SEGURIDAD ALIMENTARIA EN EL PERU:

IMPACTO, ADAPTACION, RESILIENCIA16-17 Octubre del 2014

Contenido

• Tendencias de la producción

• Importancia de la papa en seguridad alimentaria

• Impacto del cambio climático (CC) en la producción

• Mejoramiento genético para adaptar la papa al CC y la seguridad alimentaria

• Avances

1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007Países millones de toneladasDesarrollados 183,13 199,31 177,47 174,63 165,93 166,93 160,97 159,97 159,89

En desarrollo 84,86 101,95 108,50 128,72 135,15 145,92 152,11 160,01 165,41

MUNDO 267,99 301,26 285,97 303,35 301,08 312,85 313,08 319,98 325,30Fuente: FAOSTAT

Tendencias de la producción mundial de papa (1991-2007)

Mundo

Países desarrollados

Países en desarrollo

3,000

3,800

26002800300032003400360038004000

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Mile

s d

e T

on

ela

das

La producción de papa en el Perú y la región andina

13.7

7.85.2

17.5

29.5

23.0

16.5

Consumo per cápita (kg)Ecuador 40Bolivia 84Perú 86Colombia 64Venezuela 18

11.4

12.2

12.612.9

13.313.7

11

12

13

14

2001 2003 2005 2007 2009 2011

t/h

a

Rendimiento (t/ha) de la papa en Peru

Importancia de la papa para la seguridad alimentaria

Principal fuente de subsistencia de agricultores pobres

Fuente de Vitaminas minerales y proteínas de calidad

Fuente de ingresos para los mercados de papa fresca y procesada

Alto índice de cosecha y rendimiento por unidad de tiempo y área

Muy versátil para procesamiento

Adaptabilidad desde el nivel del mar hasta zonasmuy altas bajo condiciones poco favorables

Gran diversidad

Hierro 18 %

Calcio4 %

Potasio46 %

Fósforo21 %

Niacina21 %

Fibra26 %

Carbohidratos21 %

Grasas1 %

Proteínas15 %

Vitamina C48 %

Tiamina13 %

Riboflavina8 %

Aporte Nutricional de la papa a la dieta humana diaria (300 g papa cocida al horno)

Amenazas a la producción de papa por el CC

Incremento de la presión de plagas y enfermedades- Expansión del tizón tardío a nuevas áreas que antes eran libres de esta enfermedad- Incremento de las poblaciones de vectores de virus. Amenaza a la producción de semilla

Campo papa afectado por heladas Efecto de la sequia en papa

Campo arrasado por el tizón tardío

Cambios en la distribución de lluvias, sequía prolongadas; heladas repentinas

Aumento de las temperaturas: nocturnas >18 °C, diurnas >28 °C- Rendimientos muy bajos o nulos- Pobre calidad (industrial, comercial, culinaria y nutricional de tubérculos

90% del área papera en la sierra se siembra al secano sujeto a las lluvias

Adaptación de la papa al CC

Nuevas áreas de cultivo mas altas

Mejorando la captación del agua, el riego

Creando nuevas Variedades de Papa mediante el mejoramiento genético

Cruzamientos

Ciclo 2

Familia de tubérculos

PlántulasEvaluación de familias en campo, primera selección clonal

Clones selectos avanzados

X

♂♀

Evaluación y selección clonal

Selección de progenitoresCruzamientos

Tamizado para resistencia a Virus,

TT, tolerancia a calor, sequia, calidad,

evaluaciones multi-ambientes3 – 4 años

Ciclo 1

Adaptación de la papa al CC mediante el mejoramiento genético

Poblaciones avanzadas de mejoramiento: Adaptación a las agroecologías más importantes de la región tropical y subtropical

acl

Tbr

blb

dmsNeotbr

phu

dms

Adg

phu

Adg

Población paraTrópicos altos y

resistencia al TizónTardío(B3)

Población paraTrópicos bajos y resistencia virus

(LTVR)

Estreses bióticos y abióticos más importantes que afectan al cultivo de la

papa por agroecología

Sub Trópico

bajoTemplado

Trópico alto(ANDES)

Arido

Mediterraneo

Produccion de Papa (%)

39 26 19 15

Estreses bióticos y abióticos

PVY,PVX,PLRV

Tizón Tardío

Polilla

Calor

Marchitez

Bacteriana

Sequía

Salinidad

Tizón Tardío

PVY,PVX,PLRV

Nemátodos

Heladas

Sequías

Afidos

Tizón Tardío

Heladas

Nemátodo del

quiste

PVY,PVX,PLRV

Gorgojo de los

Andes

Polilla

PVY,PVX,PLRV

Calor

Tizón Temprano

Salinidad

Sequías

Características que ayudarían al cultivo de la papa para una mejor adaptación al CC

• Resistencia a enfermedades, tizón tardío y virosis• Tolerancia a sequía y calor• Precocidad• Buen contenido de materia seca• Estabilidad de rendimiento y calidad nutricional,

culinaria e industrial

Tipos de control: Químico. Genético. Integrado

Resistencia al tizón tardío o rancha

Resistencia a la virosis: PVY, PVX y PLRV

Selección de variedades resistentes es la vía más económica y saludable para controlar las virosis

15

Clo

nes

se

lect

os

con

to

lera

nci

a a

seq

uía

Experimento con tratamiento de sequia en Majes - Arequipa

T ° día: 27 - 35 °CT ° noche: 18 - 24 °C

Experimento en condiciones de calor en San Ramon- Chanchamayo

Tolerancia al calor y a la sequíaInvestigación colaborativa CIP-INIA (Santa Rita de Siguas –

Arequipa)

15

La precocidad: escape a factores adversos

Muestreo de tubérculos de plantas precoces, dañadas por heladas (60 días después de la siembra) Aymara 2007

Muestreo de tubérculos de plantas precoces, dañadas por tizón tardío (65 días después de la siembra) Oxapampa 2008

• 80 – 100 días para zonas tropicales cálidas bajas

• 100 – 120 días para zonas templadas o altas frías (Andes)

28.9

25.8

24.5 24.2

22.123.3

18.3

15.8

13.5

11.4

13.0

11.7

22.4

18.9

20.0

18.2

16.9 17.3

10

15

20

25

30

3000 maslcold

2600 maslcold

1300 maslwarm -drought

800 maslwarm - humid

300 maslheat - long day

300 maslheat

Hyo 2011 Paucart 2012 Majes 2013 SR 2013 LM-summ 2013 LM-summ 2013

Dry

ma

tte

r (

%)

Max Min Avg

Rango de variación del contenido de materia

seca dentro y a través de ambientes (efecto

del calor)

12 14 16 18 20 22 25 30°c

Altitud

Clima

Localidadn=600 n=600 n=300 n=300 n=300 n=300

CIP309151.118CIP309132.093CIP309105.063CIP309095.044

Scale 1 - 5, 1=Absence of dark, 5=Totally dark

Fre

qu

en

cy

5.04.54.03.53.02.52.01.51.0

50

40

30

20

10

0

1.569 0.5134 316

2.642 0.8426 307

Mean StDev N

CH (10 d)

CH (60 d cold)

Variable

Dry, arid and salinity conditions

Histogram of Chip darkening at 10 dah and 60 d cold storage

66%

12%

Mejorando la calidad industrial y culinariaMuestras de tubérculos provenientes de ambientes cálidos secos y suelos salinos (Majes – Arequipa)

Score

Fre

qu

en

cy

3530252015

16

14

12

10

8

6

4

2

0

21.33 3.356 48

23.80 3.723 48

Mean StDev N

Texture

Flavor

Variable

Histogram of Texture, FlavorNormal

70% Sabor

regular a

excelente

36% ligero

a muy

harinoso

Evaluación organoléptica de clones de papa

cosechados en campos con estrés de calor y agua

Enfoque: Mantener buen rendimiento en ambientes poco favorables

Bueno: Fertilidad Humedad Temperatura

Pobre: Fertilidad Sequia,

heladas

0

10

2030

40

50

60

E01

E02

E03

E04

E05

E06

E07

E08

E09

E10

E11

E12

E13

E14

E15

Enviroments

Tu

ber

yie

ld (

Mg

ha-1

)

(+)(-)

Ambientes

Re

nd

imie

nto

t/h

a

Caracterización de la diversidad para tolerancia a sequía

Un grupo de 918 accesiones compuesto por

germoplasma nativo y mejorados fueron

caracterizados por su tolerancia a la sequia.

Bien irrigado: cada 8 d hasta la cosecha

Riego deficiente: Riego Normal hasta el aporque (30 - 35 d), luego cada 20 d

Sequia terminal: Riego normal hasta el aporque, luego suspendido

Diseño de campo: Alpha, 3 reps

Localidad: Estación Experimental CIP La

Molina, Lima, Perú ;12º 05‘ S, 240 msnm.

Spp

DS

I

8

TB

R

8 A

DG

7

CU

R

6

JU

Z

6 A

JH

5

CH

A

4 P

HU

3 G

ON

2 S

TN

3

2

1

0

-1

-2

-3

-4

-5

-6

Boxplot of DSI vs Spp

> 3800 cultivares nativos de diferentes grupos taxonómicos

> 3000 líneas avanzadas, variedades del CIP y de otros programas

R. Cabello

Perricholi (1986)

Canchan (1990)

Amarilis (1993)

UNICA (2001)

> 50 % del área cultivada en Perú con estas variedades

Variedades de papa liberadas en el Perú en los últimos 30 años con el soporte del CIP

Selección Varietal Participativa

Huancayo:

- 1998-2002

- INIA, Yanapai, CIP

- 2 varieties released

Paucartambo:

- 2003-2007

- INIA, MINAG, CIP

- 2 varieties released

INIA 312INIA 311

INIA 313 INIA 308

Wankita Colparina

PallayPoncho

PucaLliclla

Nuevas variedades de papa en el Perú

61 clones elites resistentes al tizón tardío y tolerantes al calor

Cosecha (San Ramon-Chanchamayo)

Nuevos materiales con características superiores en resistencia a enfermedades , tolerancia a factores abióticos y calidad: Para las pruebas regionales y liberación de variedades

> 40 clones elites con alto rendimiento resistentes a virus, precoces y tolerantes a calor y sequia

25

33

40 40

21

25

28

35

15

20

25

30

35

40

45

Cycle 0 Cycle I… Cycle II… Cycle III

pp

m

IronZinc

La biofortificaciónContribuyendo a la seguridad alimentaria con

papas con valor nutricional Ganancia en la concentración de Fe y Zn, después de 3 ciclos de selección

306087.5635 ppm Fe

306087.7230.7 ppm Fe

306140.7837.5 ppm Fe

306140.14030.5 ppm Fe

306143.6236.2 ppm Fe

306143.6535.4 ppm Fe

306154.12631.8 ppm Fe

306155.7333.0 ppm Fe

306416.6842.5 ppm Fe

306418.5332.3 ppm Fe

306514.6431.4 ppm Fe

306143.6834.8 ppm

21 Clones diploides selectos bajo Selección Varietal Participativa en comunidades de Huancavelica, Ayacucho, ApurimacApoyo deGRUPO YANAPAY, ISSANDES, ACH

% t

ub

eriz

acio

n

32ºC25 ºC18 ºC

100

80

60

40

20

0

Tuberización es menor a medida que la

temperatura aumenta

Selección In Vitroen generaciones tempranas para tolerancia al calor

Metodologías

Componentes Bioquímicos

ABAPerfil metabólico

Atributos de los Tubérculos y RaícesNumero de tubérculosPeso de tubérculos (fresco)Numero de raícesNumero de raicilla (1 cm)Longitud de raíces (cm)Peso de raíces (g)Angulo de raíz

Toma de datos a:1. Emergencia2. Evaluaciones antes

del estrés3. Evaluaciones

después del estrés4. Evaluaciones a la

cosecha5. Evaluaciones

después de la cosecha

Evaluación de atributos: Tolerancia a la sequíaAtributos morfo

fisiológicos

Área foliar

Diámetro de tallosNumero de estolonesContenido relativo de agua Contenido clorofílico (SPAD)Cobertura del follajeTemperatura del follajeReflectancia del follaje (NDVI)

© R

. Zac

hm

ann

Reflectancia

NDVI

Contenido clorofílico SPAD

Sistema radicular - invernadero Sistema radicular - Aeroponía

Sensoria Remota: T° follaje

Preparando a la papa para: Un sistema de cultivo muy intenso Altas temperaturas Menor disponibilidad de agua

• Mayor flexibilidad para incorporarse a los sistemas de cultivo

• Adaptarse a nuevas áreas de siembra

• Variedades robustas que soporten los efectos de los cambios del clima

80 – 100

días

10

14

18

22

26

30

34

38

Oct Nov Dec Jan Feb Mar

(Midmore, 1992)

Air

Te

mp

era

ture

ºC

Max Day Tº

Max Night Tº

Semilla botánica de progenies avanzadas

Plántulas in vitro de clones y progenitores elites

Distribución de germoplasma

• Programas Nacionales (INIA)

• Universidades• ONGs

Colaboradores

Dra. Merideth BonierbaleDr. Awais KhanDra. Evelyn FarfánIng. Manuel GasteloIng. Elisa Salas

Instituciones, Programas, Proyectos, ONGs